[發(fā)明專利]邊坡隧道耦合模擬試驗系統(tǒng)及其使用方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110242883.3
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號: CN102393312A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉元雪;張裕;左寧克;麻勇;孫樹國;王和文
• 申請（專利權(quán)）人: 劉元雪
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務(wù)所 50215
• 代理人: 侯懋琪;寸南華

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到邊坡隧道的模擬測試系統(tǒng)及其測試技術(shù)，特別涉及到一種邊坡隧道耦合模擬實驗系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)

在建筑、交通、水利等工程建設(shè)中，工程技術(shù)人員面臨著大量的隧道建設(shè)和邊坡治理工作。要科學(xué)合理地搞好這些建設(shè)或治理工程項目的設(shè)計和施工，必須對隧道和邊坡的物理力學(xué)性能以及在荷載作用下反應(yīng)有一個清晰直觀的把握，以便驗證設(shè)計理論、指導(dǎo)工程實踐。

目前，在室內(nèi)條件下，按照相似原理對隧道和邊坡在荷載及降雨作用下物理力學(xué)性能進行研究和測試的裝置很少，普遍存在集約化程度較低，自動控制程度較低等問題。并且，這類實驗裝置通常將將邊坡測試系統(tǒng)和隧道的測試系統(tǒng)分別進行設(shè)計，不能對邊坡和隧道的耦合作用進行測試。所謂邊坡和隧道的耦合作用是指在邊坡下建設(shè)的隧道所面臨的滑坡和垮塌的雙重風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)邊坡測試系統(tǒng)和隧道測試系統(tǒng)存在的集約化程度較低、自動控制程度較低，以及不能對邊坡和隧道的耦合作用進行測試等問題，本發(fā)明提出一種邊坡隧道耦合模擬實驗系統(tǒng)及其使用方法。本發(fā)明邊坡隧道耦合模擬實驗系統(tǒng)將隧道測試和邊坡測試合為一體，即可分別進行邊坡測試和隧道測試，又可進行邊坡和隧道的耦合作用進行測試。

本發(fā)明邊坡隧道耦合模擬實驗系統(tǒng)包括邊坡隧道耦合模具、加載系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中：

邊坡隧道耦合模具包括一個矩形邊框和一個直角三角形邊框，所述矩形邊框為三個豎直面設(shè)置有擋板的長方體，所述直角三角形邊框為二個直角三角形面設(shè)置有擋板的三菱柱體，其中，未設(shè)置有擋板的矩形邊框豎直面與直角三角形邊框的一個直角邊面形成重疊面；并且，在重疊面處設(shè)置有大小和形狀與重疊面相同的活動擋板；

加載系統(tǒng)設(shè)置在矩形邊框的上部，包括加載平板和液壓加載裝置，其加載速度和載荷大小由控制系統(tǒng)控制，加載方式為自上而下，加載平板的大小和形狀與矩形邊框的俯視面相同；

噴淋系統(tǒng)設(shè)置在矩形邊框和直角三角形邊框上部，包括噴頭、供水管道、儲水池和水泵，噴頭均勻的分布在矩形邊框和直角三角形邊框的上部，其噴頭的噴水量、噴水速度、噴水時間和噴水面積由控制系統(tǒng)控制；

測量系統(tǒng)包括設(shè)置在加載平板底部、隧道頂部、隧道表面和邊坡滑移面以及其他觀測面的傳感器和導(dǎo)線；

控制系統(tǒng)包括加載控制子系統(tǒng)、噴淋控制子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)，其中，加載控制子系統(tǒng)用于控制加載平板的加載速度和載荷大小；噴淋控制子系統(tǒng)用于控制噴淋系統(tǒng)的噴水量、噴水速度、噴水時間和噴水面積；數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)用于接收傳感器傳來的數(shù)據(jù)并進行分析。

進一步的，本發(fā)明邊坡隧道模擬實驗系統(tǒng)的傳感器包括應(yīng)力傳感器和位移傳感器。

本發(fā)明邊坡隧道模擬實驗系統(tǒng)的使用方法根據(jù)實驗內(nèi)容的不同分別包括以下步驟：

⑴?進行隧道測試

①?根據(jù)實驗要求，將活動擋板安裝在矩形邊框豎直面與直角三角形邊框的一個直角邊面形成的重疊面處，并將矩形邊框模具隧洞兩端的擋板拆除；

②?將符合試驗要求的巖土體填埋到隧道底部時將隧道襯砌模型置入隧道孔洞位置，然后繼續(xù)填埋至襯砌頂部，此時在隧道襯砌內(nèi)部上表面裝和隧道孔洞上部安裝相應(yīng)的傳感器，再繼續(xù)填埋至模具矩形邊框頂部預(yù)定高度處，并在該處安裝相應(yīng)的傳感器；傳感器安裝的數(shù)量和位置根據(jù)試驗要求確定；如果模擬毛洞試驗則在巖土體填埋到隧道底部時安裝入隧道模具，在隧道孔洞填埋成形后拆掉模具，并且，在填埋過程中按照上述要求安裝傳感器；所述符合要求的巖土體包括巖土類型、密實度、含水率、液塑限技術(shù)指標(biāo)；所述傳感器包括應(yīng)力傳感器和位移傳感器；

③?將傳感器接入測量系統(tǒng)，調(diào)試完畢后按照預(yù)定加載方案通過加載系統(tǒng)在頂部施加均布荷載，加載過程中系統(tǒng)自動保存試驗數(shù)據(jù)；

④?實驗完畢，由控制系統(tǒng)對測試數(shù)據(jù)進行分析和處理，得到試驗結(jié)果。

⑵?進行邊坡測試

①?根據(jù)實驗要求，抽去矩形邊框豎直面與直角三角形邊框的一個直角邊面形成的重疊面處的活動擋板；

②?根據(jù)實驗要求確定邊坡傾斜角度，將坡頂設(shè)置在矩形邊框與三角形邊框的交界處，將符合試驗要求的巖土體填埋到模具中，并在加載平板下部和邊坡表面安裝傳感器；所述符合要求的巖土體包括巖土類型、密實度、含水率、液塑限技術(shù)指標(biāo)；所述傳感器包括應(yīng)力傳感器和位移傳感器；

③?將傳感器接入測量系統(tǒng)，調(diào)試完畢后按照預(yù)定加載方案在頂部施加均布荷載，按照降雨要求進行模擬降雨，試驗過程中系統(tǒng)自動保存試驗數(shù)據(jù)；