隧道施工过程大比尺模型试验系统的研制及应用

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摘要为研究隧道不同开挖方法的施工力学过程，研制大比尺三维模型试验系统，该系统最大外部尺寸为5.2 m×4.5 m×2.7 m(宽×高×厚)，结构合理，可任意拆卸，组合拼装，自动液压控制系统具有压力高、保压时间长、可进行稳步梯级加载等特点，能够满足各类地下工程的三维和平面地质力学模型试验的要求。在既有地质力学相似材料的基础上，通过大量的不同材料配比及其力学参数测试，获得满足V级软弱围岩的相似材料配比。基于此开展铁路隧道施工过程的大比尺三维地质力学模型试验，真实模拟隧道在开挖和支护过程中不断变化的力学过程。试验结果表明，该系统稳定可靠，可广泛应用于其他地下工程的地质力学模型试验研究，其研究方法技术及所得结果对类似工程研究具有一定的借鉴和指导意义。

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关键词 ：隧道工程, 地质力学模型试验, 施工过程, 大比尺, 试验系统

Abstract：In order to study the process of construction mechanics under different excavation methods，a large-scale model test system is developed. Its maximum external dimensions is 5.2 m wide，4.5 m high，and 2.7 m thick. It has the features of stressing definite，reasonable structure. It can be disassembled and combined at will. Automatic hydraulic control system has the features of high pressure，long pressure holding time，steady loading and loading in gradient，etc. Various 3D and 2D geomechanical model tests of underground engineering can be satisfied. On the basis of the existing geomechanics similar material，a material ratio was attained for soft rock by a large number of different material ratios with their mechanical parameters being tested. Large scale 3D geomechanical model test about construction process of railway tunnel was developed. The changing mechanical process was simulated truthfully. Test results show that the test system is stable and reliable，and can be widely used for geomechanical model test in other underground engineering；research methods，techniques and the results make certain guiding significance to the practical engineering.

Key words： tunnelling engineering geomechanical model test construction process large-scale test system

收稿日期: 2011-01-28

引用本文:

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链接本文:

http://www.rockmech.org/CN/Y2011/V30/I7/1368

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