[實用新型]大型自由組合榀式高地應力地下工程模型試驗裝置

無效

• 申請號: 201120039908.5
• 申請日: 2011-02-16
• 公開（公告）號: CN201983989U
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 趙勇;王漢鵬;李術才;李為騰;張慶松;王琦;李勇
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本實用新型涉及一種巖土工程模型試驗裝置，尤其是一種大型自由組合榀式高地應力地下工程模型試驗裝置。

背景技術

目前地質力學模型試驗有利于在復雜的試驗過程中突出主要矛盾，便于把握、發現現象的內在聯系。在國外，以弗曼格林為首的專家在意大利結構模型試驗所開創了工程地質力學模型試驗技術。隨后，美國、德國、法國、英國和日本等國也開展了大量模型試驗研究。在國內，清華大學、總參工程兵科研三所、武漢大學、山東大學等眾多科研院所，先后對國內許多大型工程項目進行了地質力學模型試驗研究，并取得一大批研究成果。

（1）《武漢水力電力大學學報》1992年第5期介紹了武漢水力電力大學一種平面應力試驗裝置及加載系統，其試驗裝置是凈空為150cm?×?140cm封閉平面剛性加力架，加載系統由壓力盒，氣壓泵、管路、壓力表組成，試驗時由氣泵控制壓力逐級加載或卸載。該系統為平面加載，無法實現三維加載。

（2）《巖石力學與工程學報》2004年第3期介紹了一種巖土工程多功能模擬實驗裝置，該裝置主體加載支承結構是由上、下蓋板、三角形分配塊和3套互相垂直正交的拉桿系統組成。試驗時模型平放在上、下蓋板之間，在模型相對兩邊分別施加垂直和水平地應力。該系統加載試件尺寸較小且無法實現高壓加載。

（3）《水利學報》2002第5期介紹了清華大學一種離散化三維多主應力面加載試驗系統，試驗裝置主要由垂直立柱、封閉式鋼結構環梁、支撐鋼架組成，加載系統主要由高壓氣囊、反推力板、限位千斤頂和空氣壓縮機組成。其試驗架尺寸較大，并實現了按主應力方向進行加載，但試驗架側向撓度變形大，加載系統無法實現高壓加載。

（4）《巖石力學與工程學報》2004年第22期介紹了總參工程兵科研三所一種YD-A?型巖土工程多功能模擬試驗裝置。該裝置為平面模型試驗臺，模型尺寸為160?cm×140?cm×40?cm，具有雙向旋轉功能，但該試驗臺無法實現改變模型尺寸和三維模擬。

（5）《巖石力學與工程學報》2005年第16期介紹了一種三軸軟巖非線性力學試驗系統，該系統能進行三軸拉壓、拉剪等多種組合試驗和對不同加卸載過程進行模擬，系統最大壓力450kN，最大拉力75kN，試件最大尺寸為450mm×150mm×150mm。該系統模型試件尺寸較小，同時無法模擬高壓加載過程。

（6）《地下空間》2004第4期介紹了重慶交通科研設計院一種公路隧道結構與圍巖綜合實驗系統，該系統基于“先加載、后挖洞”的原理，采用液壓千斤頂在模型試件外部加載以模擬上覆巖土層自重應力，用內置千斤頂及位移計模擬開挖體應力響應及位移變化。該系統無法模擬深部洞室高壓加載。

（7）《土木工程學報》2005年第12期，以及申請號為200510045291.?7的中國實用新型介紹了山東大學一種新型巖土地質力學模型試驗系統，該系統主要由盒式臺架裝置、帶扁千斤頂的變荷加載板、液壓加載控制試驗臺組成。該系統具有規模大、組裝靈活、尺寸可調、能進行同步非均勻加載的優點，但系統只能進行平面加載且加載荷載值有限，無法模擬深部洞室高壓加載過程。

（8）《巖石力學與工程學報》2008年第1期介紹了一種伺服控制高溫高壓巖體三軸試驗機，該試驗機可進行高溫高壓條件下的巖石假三軸試驗，試樣尺寸為?Ф200mm?×?400mm。該試驗機主要用于高溫條件下的加載，雖然加載壓力較高，但無法模擬巖體試件的真三軸加載，且試樣尺寸較小。

（9）山東大學專利200820023048.4公布了一種高壓加載結構模型試驗系統，該裝置采用六面加載，最大模型尺寸1000mm×1000mm×1000mm，可模擬比例尺為1:100，開挖洞室尺寸較小，不能開展大比例尺的模型試驗。

（10）山東大學專利200810138978.9介紹了一種高地應力準三維可視化模型試驗臺架裝置，包括反力墻裝置，側向外圍設有門式反力框架，在門式反力框架和模型體之間設有液壓加載裝置，反力墻裝置上洞室所在位置周圍設有若干觀察窗。但該裝置系統反力裝置結構簡單，前后反力墻拉桿穿過模型體，影響模型內部應力場和實驗精度。剛性加載不利于模型表面應力加載精度。空間不可調，只能做平面模型試驗，不能做三維模型試驗。

（11）山東大學專利200810138981.0介紹了一種帶滑動墻的自平衡式真三維加載模型試驗臺架，但該裝置模型制作繁瑣，操作復雜，模型體表面距裝置外部較遠，不方便開挖觀測；尺寸不可調整，只能做平面模型試驗。