(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202123445038.4 (22)申请日 2021.12.2 9 (73)专利权人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路2号 (72)发明人 冯新　杨丰源　袁永博　张军　 钟国　周晶　 (74)专利代理 机构 大连智高专利事务所(特殊 普通合伙) 2123 5 专利代理师 盖小静 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/08(2006.01) G01D 21/02(2006.01) G01D 5/353(2006.01) (54)实用新型名称 一种用于盾构隧道模型试验的新型加载装 置 (57)摘要 本实用新型公开了一种用 于盾构隧道模型 试验的新型加载装置， 该新型加载装置包括反力 架部件、 底座部件和加载部件； 反力架用于安装 加载部件和承担荷载及地层抗力的反力， 底座用 于放置模型和加载部件端头部位， 加载部件通过 弹簧施加荷载、 约束变形并提供地层抗力。 与现 有技术相比， 本装置操作简单， 所需部件易于购 买、 加工方便、 成本低廉； 加载部件采用多弹簧并 联的方式， 通过调整弹簧刚度和压缩量， 可以对 不同尺寸的隧道模型进行多种工况的重复试验， 解决了模型埋置于土体中试验所导致的重复性 差、 复杂性高等问题。 权利要求书2页 说明书6页 附图10页 CN 217111752 U 2022.08.02 CN 217111752 U 1.一种用于盾构隧道模型试验的新型加载装置， 其特征在于， 用于施加荷载、 约束隧道 模型变形并提供地层抗力的加载部件， 所述加载部件包括六角螺母B(3B)、 六角螺母C(3C)、 六角螺母D(3D)、 螺杆(7)、 薄六角螺母(8)、 小直径扁平头铆钉(9)、 大直径扁平头铆钉(10)、 带孔钢板(11)、 钢板(12)、 小刚度加载 弹簧(13)、 大刚度地层弹簧(14)、 橡胶连接块(15)、 方 形塑料棒(16)、 圆形磁石(17)、 压力传 感器(18)和变直径转接头(19)， 所述六角螺母B(3B) 通过焊接固定到螺杆(7)的端部， 六角螺母C(3C)和六角螺母D(3D)能在螺杆(7)上自由旋转 移动， 所述六角螺母C(3C)位于矩形方管外侧， 用于在荷载施加 到位后能够将螺杆(7)拧紧 固定在矩形方管( 2)上， 所述六角螺母D(3D)位于带孔钢板(11)外侧， 用于调整带孔钢板 (11)的位置， 其作用相当于土弹簧的固定端； 所述带孔钢板(11)通过中心位置一个直径与 螺杆(7)相同的钻孔穿到螺杆(7)上， 相对设置的带孔钢板(11)与钢板(12)内侧四周通过焊 接固定有 大直径扁平头铆钉(10)， 相对设置的两个大直径扁平头铆钉之间套接有地层弹簧 (14)， 所述钢板(12)外侧通过胶粘固定有橡胶连接块， 内侧通过圆形磁石(17)吸附有压力 传感器(18)， 该压力传感器(18)上安装有变直径转接头(19)， 加载弹簧(13)一端穿过小直 径扁平头铆钉(9)， 另一端穿过变直径转接头(19)， 所述小直径扁平头铆钉(9)和薄六角螺 母(8)通过焊接固定在一 起， 将薄六角螺母(8)在螺杆(7)的另一端 拧紧。 2.根据权利要求1所述一种用于盾构隧道模型试验的新型加载装置， 其特征在于， 还包 括用于支持加载部件和承担荷载及地层抗力的反力架部件， 所述反力架部件包括矩形方管 (2)、 六角螺母A(3A)和正多边形框架(4)， 两个正多边形框架(4)之间均匀焊接有多个矩形 方管(2)， 所述矩形方管(2)横截面长边的中点与正多边形框架(4)边长的中点对齐， 在矩形 方管(2)上设有多个钻孔， 相 邻钻孔之间距离相等， 每个钻孔处焊接有六角螺母A(3A)， 所述 六角螺母A(3A)的直径与钻孔 直径相等。 3.根据权利要求1所述一种用于盾构隧道模型试验的新型加载装置， 其特征在于， 还包 括用于放置加载部件头部和隧道模型的底座部件， 所述底座部件包括钢框架(5)和木板 (6)， 所述木板(6)通过胶粘的方式固定到钢框架(5)上， 木板(6)的长宽根据隧道模型的直 径和加载部件头部的长度确定， 木板(6)的厚度保证放置其上的加载弹簧(13)、 地层弹簧 (14)的轴线方向与螺杆(7)的轴线方向平行一 致。 4.根据权利要求3所述一种用于盾构隧道模型试验的新型加载装置， 其特征在于， 所述 底座部件的中心轴和反力架部件的中心轴重合。 5.根据权利要求1所述一种用于盾构隧道模型试验的新型加载装置， 其特征在于， 所述 加载部件通过螺杆(7)安装到 反力架部件的矩形方管(2)上； 加载部件的头部通过方形塑料 棒(16)支撑在底 座部件的木板(6)上， 从而保证加载弹簧(13)、 地层弹簧(14)的轴线 方向与 螺杆(7)的轴线方向平行一 致。 6.根据权利要求5所述一种用于盾构隧道模型试验的新型加载装置， 其特征在于， 所述 方形塑料棒(16)通过胶粘固定 到带孔钢板(1 1)上。 7.根据权利要求1所述一种用于盾构隧道模型试验的新型加载装置， 其特征在于， 所述 加载弹簧(13)与小直径扁平头铆钉(9)、 压力传感器(18)和变直径转接头(19)之间为活动 状态， 地层弹簧(14)与大直径扁平头铆钉(10)之间能相互滑动， 以此来模拟土体只受压不 受拉的特性。 8.根据权利要求1所述一种用于盾构隧道模型试验的新型加载装置， 其特征在于， 单个权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 217111752 U 2土弹簧等效为五个并联弹簧， 具体设置为一个加载弹簧(13)和四个地层弹簧(14)； 所述加 载弹簧(13)的刚度和地层弹簧(14)的刚度之和等于土弹簧的刚度， 但加载弹簧(13)的刚度 和地层弹簧(14)的刚度不一定相等； 所述加载弹簧(13)在试验中既用于施加 外荷载， 又提 供因结构变形导致的地层抗力作用， 所述地层弹簧(14)在试验中仅用于提供 因结构变形导 致的地层抗力作用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 217111752 U 3