權利要求

1.礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗模型，其特征在于：包括模型箱、模擬隧道、樁基托換模擬組件、地層損失模擬組件以及檢測組件； 所述模型箱內(nèi)填充模擬土； 所述模擬隧道水平埋設在模擬土之中，模擬隧道的一端或兩端貫穿模型箱的箱板； 所述樁基托換模擬組件包括上段樁、下段樁、拉繩和加載裝置，上段樁豎直插入設置在模擬土之中且其下端與模擬隧道的外壁相連，下段樁豎直設置在模擬隧道之中且其上端與模擬隧道的內(nèi)壁相抵，上段樁與下段樁在豎直方向上重合，拉繩一端與下段樁相連，拉繩另一端沿模擬隧道引出至模型箱外，加載裝置設置在模擬箱頂部，加載裝置與上段樁頂部相抵且其加載方向與上段樁在豎直方向上重合，從而向上段樁提供反力； 所述地層損失模擬組件包括氣囊和充放氣裝置，氣囊沿模擬隧道軸向布置在模擬土之中，氣囊與充放氣裝置連通； 所述檢測組件包括第一位移計、第二位移計、第三位移計、土壓力盒、第一電阻應變片和第二電阻應變片；第一位移計設置在模擬土表面，用于檢測模擬土的沉降量；第二位移計與上段樁相連，用于檢測上段樁的沉降量；第三位移計與模擬隧道相連，用于檢測隧道的沉降量；土壓力盒設置在模擬土之中，用于檢測模擬土土壓力；第一電阻應變片設置在上段樁樁身上，用于檢測上段樁樁身受力；第二電阻應變片設置在模擬隧道上，用于檢測模擬隧道應力變化。2.根據(jù)權利要求1所述的礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗模型，其特征在于：所述模擬土中插入設有管體且其下端與模擬隧道的外壁相連，所述模擬隧道的外壁上還設有固定件，且固定件位于管體之中，所述第三位移計通過傳導線與固定件連接。 3.根據(jù)權利要求1所述的礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗模型，其特征在于：所述模型箱為頂面開口的矩形箱體，模型箱包括箱板以及連接相鄰箱板的鋼架，相鄰箱板之間采用密封膠密封。 4.根據(jù)權利要求3所述的礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗模型，其特征在于：所述模型箱的至少一側面的箱板采用透明有機玻璃，利于觀察模擬土變化狀態(tài)。 5.根據(jù)權利要求1所述的礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗模型，其特征在于：所述加載裝置包括反力架和千斤頂，反力架固定在模型箱上，千斤頂設置在反力架與上段樁之間，并將千斤頂預緊。 6.根據(jù)權利要求1所述的礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗模型，其特征在于：所述上段樁頂部設有荷載板，所述加載裝置與荷載板相抵。 7.根據(jù)權利要求6所述的礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗模型，其特征在于：所述第二位移計設置在荷載板上。 8.礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗方法，其特征在于：基于權利要求1至7任意一項所述的礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗模型進行，包括以下步驟： S1、在加載裝置未施加荷載時，記錄第一位移計、第二位移計、第三位移計、土壓力盒、第一電阻應變片和第二電阻應變片的數(shù)據(jù)作為第一組數(shù)據(jù)； S2、加載裝置施加荷載至預設值，記錄第一位移計、第二位移計、第三位移計、土壓力盒、第一電阻應變片和第二電阻應變片的數(shù)據(jù)作為第二組數(shù)據(jù)； S3、保持加載裝置的荷載值不變，每隔一段時間記錄第一位移計、第二位移計、第三位移計、土壓力盒、第一電阻應變片和第二電阻應變片的數(shù)據(jù)作為第N組數(shù)據(jù)，直至數(shù)據(jù)不再發(fā)生變動； S4、通過拉繩將設置在模擬隧道中的下段樁拉出，使得模擬隧道承載上段樁，模擬樁基托換過程，在將下段樁拉出的過程中使氣囊放氣，模擬地層損失，記錄托換前后的第一位移計、第二位移計、第三位移計、土壓力盒、第一電阻應變片和第二電阻應變片的數(shù)據(jù)； S5、根據(jù)托換前后模擬土沉降、上段樁沉降、模擬隧道沉降以及模擬土土壓力變化、上段樁樁身受力變化、模擬隧道應力變化判斷托換后模擬土的狀態(tài)、上段樁的狀態(tài)以及模擬隧道的狀態(tài)。 9.根據(jù)權利要求8所述的礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗方法，其特征在于：托換后模擬土的狀態(tài)、上段樁的狀態(tài)以及模擬隧道的狀態(tài)的判斷步驟如下： 樁基托換后，第一位移計的位移量大于預設土層沉降閾值時，沉降量過大，模擬土處于不穩(wěn)定狀態(tài)，第一位移計的位移量小于預設土層沉降閾值時，則反之；土壓力盒的壓力值大于預設土層受壓閾值，模擬土處于不穩(wěn)定狀態(tài)，土壓力盒的壓力值小于預設土層受壓閾值，則反之； 樁基托換后，第二位移計的位移量大于預設上段樁沉降閾值時，沉降量過大，上段樁處于不穩(wěn)定狀態(tài)，第二位移計的位移量小于預設上段樁沉降閾值時，則反之；第一電阻應變片的壓力值大于預設上段樁受壓閾值，則上段樁已斷裂，第一電阻應變片應變值小于預設上段樁受壓閾值，則反之； 樁基托換后，第三位移計的位移量大于預設隧道沉降閾值時，沉降量過大，模擬隧道處于不穩(wěn)定狀態(tài)，第三位移計的位移量小于預設隧道沉降閾值時，則反之；第二電阻應變片的壓力值大于預設隧道受壓閾值，模擬隧道已斷裂，第二電阻應變片的壓力值小于預設隧道受壓閾值，則反之。 10.根據(jù)權利要求8所述的礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗方法，其特征在于：第一至第N組數(shù)據(jù)中，第一位移計、第二位移計、第三位移計、土壓力盒、第一電阻應變片和第二電阻應變片的數(shù)據(jù)均作為安全判斷值，安全判斷值用于判斷托換前的安全性，當各安全判斷值均小于相應預設閾值時，模型處于安全狀態(tài)，當任一安全判斷值大于相應預設閾值時，模型處于不安全狀態(tài)，終止實驗。

說明書

技術領域

本發(fā)明涉及橋梁及隧道工程實驗技術領域，尤其涉及礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗模型及方法。

背景技術

隨著城市化進程的加深，各大城市地下空間的利用密度逐漸變大，地下空間的擁堵現(xiàn)象也越發(fā)凸顯。城市中很多隧道修建需要下穿樁基，其樁基礎往往會深入地下，給隧道施工造成一定干擾。當隧道與橋梁樁基無可避免地發(fā)生沖突時，為了維持橋梁構筑物的穩(wěn)定性，往往需要將橋梁樁基既有的上覆荷載采用樁基托換技術進行有效轉移，從而保證地下工程的順利推進。因此，樁基托換技術解決這一問題。

傳統(tǒng)的樁基托換技術是采用新建托換梁與托換樁的方式，將既有樁基礎所承受的上部荷載有效地轉移到新建托換樁上來，從而實現(xiàn)荷載的轉換，但托換樁與托換梁施工繁瑣、工期長，影響隧道開挖進度。目前，最新的樁基托換技術是將樁基直接托換至隧道外壁上，但托換效果的評估主要是通過數(shù)值模擬進行，實驗室尚無最新托換技術對應的實驗模型。此外，樁基托換為一體結構，實驗模型難以真實模擬和搭建制作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對已有的技術現(xiàn)狀，提供礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗模型及方法。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗模型，包括模型箱、模擬隧道、樁基托換模擬組件、地層損失模擬組件以及檢測組件；

所述模型箱內(nèi)填充模擬土；

所述模擬隧道水平埋設在模擬土之中，模擬隧道的一端或兩端貫穿模型箱的箱板；

所述樁基托換模擬組件包括上段樁、下段樁、拉繩和加載裝置，上段樁豎直插入設置在模擬土之中且其下端與模擬隧道的外壁相連，下段樁豎直設置在模擬隧道之中且其上端與模擬隧道的內(nèi)壁相抵，上段樁與下段樁在豎直方向上重合，拉繩一端與下段樁相連，拉繩另一端沿模擬隧道引出至模型箱外，加載裝置設置在模擬箱頂部，加載裝置與上段樁頂部相抵且其加載方向與上段樁在豎直方向上重合，從而向上段樁提供反力；

所述地層損失模擬組件包括氣囊和充放氣裝置，氣囊沿模擬隧道軸向布置在模擬土之中，氣囊與充放氣裝置連通；

所述檢測組件包括第一位移計、第二位移計、第三位移計、土壓力盒、第一電阻應變片和第二電阻應變片；第一位移計設置在模擬土表面，用于檢測模擬土的沉降量；第二位移計與上段樁相連，用于檢測上段樁的沉降量；第三位移計與模擬隧道相連，用于檢測隧道的沉降量；土壓力盒設置在模擬土之中，用于檢測模擬土土壓力；第一電阻應變片設置在上段樁樁身上，用于檢測上段樁樁身受力；第二電阻應變片設置在模擬隧道上，用于檢測模擬隧道應力變化。

進一步的，所述模擬土中插入設有管體且其下端與模擬隧道的外壁相連，所述模擬隧道的外壁上還設有固定件，且固定件位于管體之中，所述第三位移計通過傳導線與固定件連接。

進一步的，所述模型箱為頂面開口的矩形箱體，模型箱包括箱板以及連接相鄰箱板的鋼架，相鄰箱板之間采用密封膠密封。

進一步的，所述模型箱的至少一側面的箱板采用透明有機玻璃，利于觀察模擬土變化狀態(tài)。

進一步的，所述加載裝置包括反力架和千斤頂，反力架固定在模型箱上，千斤頂設置在反力架與上段樁之間，并將千斤頂預緊。

進一步的，所述上段樁頂部設有荷載板，所述加載裝置與荷載板相抵。

進一步的，所述第二位移計設置在荷載板上。

一種礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗方法，基于上述一種礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗模型進行，包括以下步驟：

S1、在加載裝置未施加荷載時，記錄第一位移計、第二位移計、第三位移計、土壓力盒、第一電阻應變片和第二電阻應變片的數(shù)據(jù)作為第一組數(shù)據(jù)；

S2、加載裝置施加荷載至預設值，記錄第一位移計、第二位移計、第三位移計、土壓力盒、第一電阻應變片和第二電阻應變片的數(shù)據(jù)作為第二組數(shù)據(jù)；

S3、保持加載裝置的荷載值不變，每隔一段時間記錄第一位移計、第二位移計、第三位移計、土壓力盒、第一電阻應變片和第二電阻應變片的數(shù)據(jù)作為第N組數(shù)據(jù)，直至數(shù)據(jù)不再發(fā)生變動；

S4、通過拉繩將設置在模擬隧道中的下段樁拉出，使得模擬隧道承載上段樁，模擬樁基托換過程，在將下段樁拉出的過程中使氣囊放氣，模擬地層損失，記錄托換前后的第一位移計、第二位移計、第三位移計、土壓力盒、第一電阻應變片和第二電阻應變片的數(shù)據(jù)；

S5、根據(jù)托換前后模擬土沉降、上段樁沉降、模擬隧道沉降以及模擬土土壓力變化、上段樁樁身受力變化、模擬隧道應力變化判斷托換后模擬土的狀態(tài)、上段樁的狀態(tài)以及模擬隧道的狀態(tài)。

進一步的，托換后模擬土的狀態(tài)、上段樁的狀態(tài)以及模擬隧道的狀態(tài)的判斷步驟如下：

樁基托換后，第一位移計的位移量大于預設土層沉降閾值時，沉降量過大，模擬土處于不穩(wěn)定狀態(tài)，第一位移計的位移量小于預設土層沉降閾值時，則反之；土壓力盒的壓力值大于預設土層受壓閾值，模擬土處于不穩(wěn)定狀態(tài)，土壓力盒的壓力值小于預設土層受壓閾值，則反之；

樁基托換后，第二位移計的位移量大于預設上段樁沉降閾值時，沉降量過大，上段樁處于不穩(wěn)定狀態(tài)，第二位移計的位移量小于預設上段樁沉降閾值時，則反之；第一電阻應變片的壓力值大于預設上段樁受壓閾值，則上段樁已斷裂，第一電阻應變片應變值小于預設上段樁受壓閾值，則反之；

樁基托換后，第三位移計的位移量大于預設隧道沉降閾值時，沉降量過大，模擬隧道處于不穩(wěn)定狀態(tài)，第三位移計的位移量小于預設隧道沉降閾值時，則反之；第二電阻應變片的壓力值大于預設隧道受壓閾值，模擬隧道已斷裂，第二電阻應變片的壓力值小于預設隧道受壓閾值，則反之。

進一步的，第一至第N組數(shù)據(jù)中，第一位移計、第二位移計、第三位移計、土壓力盒、第一電阻應變片和第二電阻應變片的數(shù)據(jù)均作為安全判斷值，安全判斷值用于判斷托換前的安全性，當各安全判斷值均小于相應預設閾值時，模型處于安全狀態(tài)，當任一安全判斷值大于相應預設閾值時，模型處于不安全狀態(tài)，終止實驗。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的實驗模型采用上、下段樁分離結構，通過拉繩抽取下段樁使得模擬隧道承載上段樁，進而模擬樁基托換過程，檢測組件的測量值更加接近實際施工，而且結構簡單，易于制作；同時，通過充放氣囊放氣模擬樁基托換過程中地層損失，使樁基托換實驗過程更接近真實情況。

附圖說明

圖1為本發(fā)明托換實驗模型的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明模擬隧道與上段樁和下段樁的相對位置示意圖；

圖3為本發(fā)明托換實驗模型中檢測組件的布置圖；

圖4為本發(fā)明上段樁與加載組件的相對位置示意圖；

圖5為本發(fā)明第一電阻應變片的布置圖；

圖6為本發(fā)明第二電阻應變片的布置圖；

圖7為本發(fā)明模型箱的結構示意圖。

標注說明：1、模型箱，2、鋼架，3、反力架，4、模擬土，5、模擬隧道，6、下段樁，7、上段樁，8、千斤頂，9、氣囊，10、拉繩，11、氣管，12、充放氣裝置，13、荷載板，14、第二位移計，15、第一電阻應變片，16、第二電阻應變片，17、土壓力盒，18、第一位移計，19、第三位移計，20、管體，21、傳導線，22、鋼環(huán)片，23、開孔，24、螺孔，25、第三位移計。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

請參閱圖1-7所示，一種礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗模型，包括模型箱1、模擬隧道5、樁基托換模擬組件、地層損失模擬組件以及檢測組件。

模型箱1為頂面開口的矩形箱體，模型箱1包括箱板以及連接相鄰箱板的鋼架2，相鄰箱板之間采用密封膠密封。優(yōu)選的是，模型箱1的至少一側面的箱板采用透明有機玻璃，利于觀察模擬土變化狀態(tài)。

模型箱1內(nèi)填充模擬土，模擬土采用中粗砂與鐵砂粉的按比例混合而成。

本實施例中，模型箱1的底面采用木板，模型箱1的四側面采用透明的有機玻璃，鋼架2為直角架，木板和有機玻璃均采用螺釘與鋼架2連接。

模擬隧道5水平埋設在模擬土之中，模擬隧道5的一端或兩端貫穿模型箱1的箱板。模型箱1的箱板上位于模擬隧道5貫穿處采用螺釘安裝設有鋼環(huán)片22，防止實驗過程中模型箱1的箱板開裂。

樁基托換模擬組件包括上段樁7、下段樁6、拉繩10和加載裝置，上段樁7豎直插入設置在模擬土4之中且其下端與模擬隧道5的外壁相連，下段樁6豎直設置在模擬隧道5之中且其上端與模擬隧道5的內(nèi)壁相抵，上段樁7與下段樁6在豎直方向上重合，拉繩10一端與下段樁6相連，拉繩10另一端沿模擬隧道5引出至模型箱1外，加載裝置設置在模擬箱1頂部，加載裝置與上段樁7頂部相抵且其加載方向與上段樁7在豎直方向上重合，從而向上段樁7提供反力。

本實施例中，加載裝置包括反力架3和千斤頂8，反力架3固定在模型箱1的鋼架2上，千斤頂8設置在反力架3與上段樁7之間。

地層損失模擬組件包括氣囊9和充放氣裝置12，氣囊9沿模擬隧道5軸向布置在模擬土4之中，氣囊9與充放氣裝置12連通。氣囊9與連通氣囊9與充放氣裝置12的氣管11均為橡膠材料。

檢測組件包括第一位移計18、第二位移計14、第三位移計19、土壓力盒17、第一電阻應變片15和第二電阻應變片16，布置方式如下：

第一位移計18設置在模擬土4表面，用于檢測模擬土4的沉降量；

第二位移計14與上段樁6相連，用于檢測上段樁6的沉降量；

第三位移計25與模擬隧道5相連，用于檢測隧道5的沉降量；

土壓力盒17設置在模擬土4之中，用于檢測模擬土4土壓力；

第一電阻應變片15設置在上段樁6樁身上，用于檢測上段樁6樁身受力；

第二電阻應變片16設置在模擬隧道5上，用于檢測模擬隧道5應力變化。

模擬土4中插入設有管體20且其下端與模擬隧道5的外壁相連，模擬隧道5的外壁上還設有固定件19，且固定件19位于管體20之中，第三位移計25通過傳導線21與固定件19連接。上述技術方案解決了模擬土4對第三位移計25的干擾。本實施例中，管體20采用玻璃管，其下端通過膠水與模擬隧道5相連，固定件19采用木塊，傳導線21采用鋼絲。

由于實際模型中上段樁7的直徑較小，為利于施加荷載，上段樁7頂部設有荷載板13，加載裝置與荷載板13相抵。第二位移計14設置在荷載板13上。

本實施例中，上段樁7、下段樁6和模擬隧道5均為空心且具有一定的硬度，例如PVC管、鋼管或者鋁合金管，主要是防止模擬土4擠壓使得上段樁7、下段樁6和模擬隧道5變形過大，甚至損壞，與實際情況不符。

具體的，該樁基托換實驗模型的制作過程如下：

通過鋼架2把模型箱1拼裝成型，鋼架2與模型箱1的箱板通過螺絲固定，相鄰模型箱1的箱板之間采用密封膠密封；

在模型箱1對側的兩箱板上分別開鑿一個直徑略大于模擬隧道5直徑的開孔23，兩開孔23對稱，在開孔23中加裝鋼環(huán)片22，鋼環(huán)片22上設有螺孔24；

在模型箱1中填充模擬土4至開孔23高度。模擬土4填充方式為砂雨法，然后夯實模擬土4；

將模擬隧道5放置在模型箱1中的模擬土4上，并使其兩端貫穿模型箱1上的開孔23；

在模擬隧道5頂部的外壁上采用膠水依次固定木塊和玻璃管，將鋼絲與木塊連接并經(jīng)玻璃管引出。木塊和玻璃管布置兩組；

將氣囊9設置在模擬隧道5頂部的外壁上，氣管11沿模型箱1的內(nèi)壁引到模型箱1外部連通充放氣裝置12。氣囊9布置兩組；

將第二電阻應變片16設置在模擬隧道5的外壁上，其導線沿模型箱1的內(nèi)壁引到模型箱1外部與數(shù)據(jù)采集裝置連接。第二電阻應變片16沿模擬隧道5軸向和環(huán)向均勻布置若干組，布置方式參考圖3、5；

將上段樁7及下段樁6設置在模擬隧道5的預設位置，上段樁7下端與模擬隧道5的銜接處澆筑混凝土，防止上段樁7在荷載施加過程中發(fā)生滑移，影響實驗結果，并將第一電阻應變片15設置在上段樁7上，其導線沿模型箱1的內(nèi)壁引到模型箱1外部與數(shù)據(jù)采集裝置連接。第一電阻應變片15沿上段樁7軸向和環(huán)向均勻布置若干組，每組第一電阻應變片15沿橫向和縱向均布置，布置方式參考圖3、6；

在模型箱1中填充模擬土4至預設高度，并在填土過程中埋設土壓力盒17，其導線沿模型箱1的內(nèi)壁引到模型箱1外部與數(shù)據(jù)采集裝置連接。在填充模擬土4的過程中每隔定高在上段樁7旁邊放置一個土壓力盒17，一般選用微型土壓力盒。模擬土4填充方式為砂雨法，然后夯實模擬土4；

在模擬土4表面設置第一位移計18，其導線沿模型箱1的內(nèi)壁引到模型箱1外部與數(shù)據(jù)采集裝置連接。第一位移計18布置兩組。為了防止在實驗過程中第一位移計18滑動而影響實驗結果，先在模擬土4上墊置一個木板，把第一位移計18用磁性卡座固定在木板上；

將經(jīng)玻璃管引上來的的鋼絲連接到第三位移計25上，其導線與數(shù)據(jù)采集裝置連接；

將荷載板13安裝在上段樁7的樁頂，利用加固模型箱1的鋼架2設置反力架3；

在荷載板13與反力架3之間設置千斤頂8，并將千斤頂8預緊；

在荷載板13上設置第二位移計14，其導線與數(shù)據(jù)采集裝置連接。第二位移計14布置兩組。

數(shù)據(jù)采集裝置用于讀取第一位移計18、第二位移計14、第三位移計25、土壓力盒17、第一電阻應變片15和第二電阻應變片16的數(shù)據(jù)，其中，位移量通過前后讀取的差值計算得到，壓力值直接讀取。數(shù)據(jù)采集裝置為現(xiàn)有技術，此處不再贅述。

請參閱圖1-7所示，一種礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗方法，基于上述一種礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗模型進行，包括以下步驟：

S1、在加載裝置未施加荷載時，記錄第一位移計18、第二位移計14、第三位移計25、土壓力盒17、第一電阻應變片15和第二電阻應變片16的數(shù)據(jù)作為第一組數(shù)據(jù)；

S2、加載裝置施加荷載至預設值，記錄第一位移計18、第二位移計14、第三位移計25、土壓力盒17、第一電阻應變片15和第二電阻應變片16的數(shù)據(jù)作為第二組數(shù)據(jù)；

S3、保持加載裝置的荷載值不變，每隔一段時間記錄第一位移計18、第二位移計14、第三位移計25、土壓力盒17、第一電阻應變片15和第二電阻應變片16的數(shù)據(jù)作為第N組數(shù)據(jù)，直至數(shù)據(jù)不再發(fā)生變動；

S4、通過拉繩將設置在模擬隧道中的下段樁拉出，使得模擬隧道承載上段樁，模擬樁基托換過程，在將下段樁拉出的過程中使氣囊放氣，模擬地層損失，記錄托換前后的第一位移計、第二位移計、第三位移計、土壓力盒、第一電阻應變片和第二電阻應變片的數(shù)據(jù)；

S5、根據(jù)托換前后模擬土4沉降、上段樁7沉降、模擬隧道5沉降以及模擬土4土壓力變化、上段樁7樁身受力變化、模擬隧道5應力變化判斷托換后模擬土4的狀態(tài)、上段樁7的狀態(tài)以及模擬隧道5的狀態(tài)。

托換后模擬土4的狀態(tài)、上段樁7的狀態(tài)以及模擬隧道5的狀態(tài)的判斷步驟如下：

樁基托換后，第一位移計18的位移量大于預設土層沉降閾值時，沉降量過大，模擬土4處于不穩(wěn)定狀態(tài)，第一位移計18的位移量小于預設土層沉降閾值時，則反之；土壓力盒17的壓力值大于預設土層受壓閾值，模擬土4處于不穩(wěn)定狀態(tài)，土壓力盒17的壓力值小于預設土層受壓閾值，則反之；

樁基托換后，第二位移計14的位移量大于預設上段樁沉降閾值時，沉降量過大，上段樁7處于不穩(wěn)定狀態(tài)，第二位移計14的位移量小于預設上段樁沉降閾值時，則反之；第一電阻應變片15的壓力值大于預設上段樁受壓閾值，則上段樁7已斷裂，第一電阻應變片15應變值小于預設上段樁受壓閾值，則反之；

樁基托換后，第三位移計25的位移量大于預設隧道沉降閾值時，沉降量過大，模擬隧道5處于不穩(wěn)定狀態(tài)，第三位移計25的位移量小于預設隧道沉降閾值時，則反之；第二電阻應變片16的壓力值大于預設隧道受壓閾值，模擬隧道5已斷裂，第二電阻應變片16的壓力值小于預設隧道受壓閾值，則反之。

上述判斷布置中，不同第一位移計18、第二位移計14、第三位移計25、土壓力盒17、第一電阻應變片15和第二電阻應變片16均單獨與相應閾值對比。

第一至第N組數(shù)據(jù)中，第一位移計18、第二位移計14、第三位移計25、土壓力盒17、第一電阻應變片15和第二電阻應變片16的數(shù)據(jù)均作為安全判斷值，安全判斷值用于判斷托換前的安全性，當各安全判斷值均小于相應預設閾值時，模型處于安全狀態(tài)，當任一安全判斷值大于相應預設閾值時，模型處于不安全狀態(tài)，終止實驗。

需要說明的是，上段樁7和下段樁6的直徑、長度、厚度和材質，上段樁7和下段樁6的預設位置，模擬隧道5的直徑、長度、厚度和材質，模擬隧道5的埋深、填土量以及荷載施加大小均是根據(jù)實際施工方案中的尺寸按照等比例縮小確定的。模擬土4的配制、氣囊9的放氣量是根據(jù)實際施工現(xiàn)場的情況確定的。

從相關規(guī)范中可查詢到不同類型橋梁樁基的預設沉降閾值和不同混凝土等級的預設受壓極限狀態(tài)閾值，并使用到本方案中。

當然，以上僅為本發(fā)明較佳實施方式，并非以此限定本發(fā)明的使用范圍，故，凡是在本發(fā)明原理上做等效改變均應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

礦山法隧道開挖下穿橋梁樁基托換實驗模型及方法.pdf