(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210991632.3 (22)申请日 2022.08.18 (71)申请人 中交隧道工程局有限公司 地址 100102 北京市朝阳区管庄周家井大 院内世通大厦A座15层1510号 (72)发明人 姚占虎　魏驰　徐云龙　曾德成　 闫海磊　李辉　齐鹏亮　张亚洲　 (74)专利代理 机构 苏州创元专利商标事务所有 限公司 3210 3 专利代理师 方中 (51)Int.Cl. G01M 99/00(2011.01) G01L 5/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) E21D 11/08(2006.01) (54)发明名称 基于风井原位足尺模型试验的盾构管片环 间应力分析系统 (57)摘要 本发明公开了基于风井原位足尺模型试验 的盾构管片环应力分析系统， 其用于在风井原位 足尺模型试验， 且包括管片环间应力获取单元和 消散规律分析单元， 其中管片环间应力获取单元 包括衬垫、 测力顶针、 土压力计、 位移计； 消散规 律分析单元分别与测力顶针、 土压力计、 及位移 计信息连通， 且根据获取的应力和位移数据以获 取隧道结构的环间应力分布和消散规律。 本发明 通过风井原位足尺模型试验， 能够在盾构千斤顶 推力、 管片拼装 方式等施工要素作用下获得管片 环间纵向应力， 同时得出盾构管片环间纵向传力 的消散过程规律， 从而避免管片拼装时发生破 损， 以及解决千斤顶收回后管片应力消散所带来 的张开、 错台量过大等问题。 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 CN 115436079 A 2022.12.06 CN 115436079 A 1.一种基于风井原位足尺模型试验的盾构管片环应力分析系统， 其用于在风井原位足 尺模型试验， 且保持盾构千斤顶作用下获取已经拼装管片或/和管片环间的应力， 其特征在 于： 每个管片环包括N块首尾拼装的弧形管片， 其中N≥6， 且为整数； 每块弧形管片具有第 一弧形端面和第二弧形端面， 所述第一弧形端面为与盾构千斤顶接触的抵触端面， 所述第 二弧形端面为拼装端面， 所述盾构管片环应力分析系统包括管片环间应力获取单元和消散 规律分析单元， 其中所述管片环间应力获取单元包括衬垫、 测力顶针、 土压力计、 位移计， 所 述衬垫平铺在每块所述弧形管片的拼装端面， 所述测力顶针有多根， 且每根所述测力顶针 一端预埋于弧形管片， 另一端部穿出衬垫并抵触在已拼装管片上， 所述土压力计和所述位 移计均设置在拼装端面， 且能够随所述衬垫在盾构千斤顶作用力下的压缩量 获取所对应两 个管片环的环间应力和相对位移， 所述消散规律分析单元分别与所述测力顶针、 土压力计、 及位移计信息连通， 且根据获取的应力和位移数据以获取隧道结构的环间应力分布和消散 规律。 2.根据权利要求1所述的基于风井原位足尺模型试验的盾构管片环应力分析系统， 其 特征在于： 所述的衬垫材质为橡胶， 且厚度为 4～10mm。 3.根据权利要求1所述的基于风井原位足尺模型试验的盾构管片环应力分析系统， 其 特征在于： 所述衬垫与所述 拼装端面的形状相似 且自中心对齐的安装在所述 拼装端面上。 4.根据权利要求1所述的基于风井原位足尺模型试验的盾构管片环应力分析系统， 其 特征在于： 所述测力顶针有四个， 且分布在所述衬垫的四角， 所述土压力计和所述位移计分 布在四个所述测力顶针所 形成的区域内。 5.根据权利要求1所述的基于风井原位足尺模型试验的盾构管片环应力分析系统， 其 特征在于： 所述土压力计部分位于弧形管片内部分位于衬垫中， 所述位移计 自所述衬垫中 穿出， 且外端面与所述衬垫的外端面齐平， 其中位移计能够监测管片环纵向和径向的位移。 6.根据权利要求5所述的基于风井原位足尺模型试验的盾构管片环应力分析系统， 其 特征在于： 所述位移计为振弦式位移计， 且振弦式位移计有多个， 其中多个弦式位移计沿着 拼装端面弧形中心线间隔分布。 7.根据权利要求6所述的基于风井原位足尺模型试验的盾构管片环应力分析系统， 其 特征在于： 所述土压力计有多个， 且与所述位移计错位间隔分布在拼装端面弧形中心线所 在区域。 8.根据权利要求1所述的基于风井原位足尺模型试验的盾构管片环应力分析系统， 其 特征在于： N＝6， 且由一块封顶块(F)型管片、 两块邻接块(L1、 L2)、 六块标准块(B1、 B2、 B3、 B4、 B5、 B6)组成所述的管片环。 9.根据权利要求1至8中任一项权利要求所述的基于风井原位足尺模型试验的盾构管 片环应力 分析系统， 其特征在于： 所述的管片环间应力获取单元还包括设置在每相邻两个 管片环拼接处的光纤光栅位移计， 其中所述光纤光栅位移计具有两个连接端， 两个所述连 接端分别与拼装后两块弧形管片固定， 并由所述光纤光栅位移计获取拼装后相邻两个管片 环之间纵向位移。 10.根据权利要求9述的基于风井原位足尺模型试验的盾构管片环应力分析系统， 其特 征在于： 所述光纤光栅位移计有多个， 且绕着管片环的周向均匀分布在管片环的内壁， 其中权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115436079 A 2每块弧形 管片上至少分布有一个所述 光纤光栅位移计。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115436079 A 3