一种测量软硬复合地层掌子面稳定性的实验方法

1.一种测量软硬复合地层掌子面稳定性的实验方法，其特征在于：所述实验方法基于测量软硬复合地层掌子面稳定性的实验装置实现；所述实验装置包括：模型框体（1）、透明观察板（2）、半隧道形门（3）和抽拉槽（4）；所述模型框体（1）包括底板，分别与底板三个边固定且竖向连接的第一侧板、第二侧板和后板；底板、第一侧板和第二侧板分别在各自前端设有对应的凹槽；所述透明观察板（2）的两侧分别镶嵌在第一侧板和第二侧板的凹槽里，底部镶嵌在底板的预制凹槽里，形成模型箱体；所述模型框体（1）的第一侧板和/或第二侧板紧贴凹槽部分设有与所述半隧道形门（3）配合的半隧道形开口；所述半隧道形门（3）能够从所述半隧道形开口插入模型箱体；所述抽拉槽（4）为半隧道形弧形结构体，所述抽拉槽（4）能通过所述半隧道形开口插入所述模型箱体中；所述实验方法包括：步骤S101，将透明观察板（2）插入模型框体（1）的凹槽内并使其固定，关闭半隧道形门（3），形成模型箱体；步骤S102，按照硬土层在掌子面的位置要求，将配置好的软硬土试样加入模型箱体内；每加入一层软硬土试样土体，则将其压实并且找平；步骤S103，在最后一份土体压实并且找平后，静置让土体内部应力自动平衡；步骤S104，打开半隧道形门（3），沿着半隧道形开口向内开挖，形成第一部分土槽；将抽拉槽（4）从半隧道形门（3）进入，将抽拉槽（4）向内沿着土槽伸入，伸入长度记录为第一长度；步骤S105，随着模型箱体内的土体并行流动，流动的部分土体从抽拉槽（4）排出，从透明观察板（2）观察模型箱体内土体的掌子面变形情况与时间，在变形稳定后记录模型箱体内的土体的掌子面休止角；步骤S106，是否到达预设的开挖长度，若否，则执行步骤S107，即继续向内开挖，形成第二部分土槽；继续将抽拉槽（4）向内沿着土槽伸入；然后返回步骤S105；若是，则执行步骤S108；步骤S108，判断硬土层在掌子面不同位置的软硬土试样是否遍历完，若否，则执行步骤S109；若已经遍历完，则执行步骤S110；步骤S109，清空模型箱体，选择硬土层在掌子面的下一位置配置的软硬土试样，然后返给回到步骤S101；步骤S110，根据记录的掌子面休止角，从中选择出最小掌子面休止角，并根据最小掌子面休止角确定出地层最为稳定时较硬土层位于掌子面的位置。 2.根据权利要求1所述的测量软硬复合地层掌子面稳定性的实验方法，其特征在于，所述实验方法还包括：根据硬土层在掌子面的位置要求配置好多种软硬土试样。 3.根据权利要求1所述的测量软硬复合地层掌子面稳定性的实验方法，其特征在于，步骤S104或步骤S106中的所述将抽拉槽（4）向内沿着土槽伸入的过程包括：将抽拉槽（4）中的半隧道形弧形结构外体向土槽中伸入，使得半隧道形弧形结构外体形成对整个模型箱体内土体的初支支护结构。 4.根据权利要求1所述的测量软硬复合地层掌子面稳定性的实验方法，其特征在于，步骤S104或步骤S106中的所述将抽拉槽（4）向内沿着土槽伸入的过程包括：将抽拉槽（4）的半隧道形弧形结构外体伸入到第一长度后，将抽拉槽（4）的半隧道形弧形结构内体紧贴半隧道形弧形结构外体伸入到设定长度，该设定长度不得超过第一长度；使得抽拉槽（4）的半隧道形弧形结构内体和半隧道形弧形结构外体形成对整个模型箱体内土体的二衬结构。