[發明專利]用于巖土工程大型立體綜合模擬試驗臺的模型箱

有效

• 申請號: 201310289818.5
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN103454400A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 王秋生;杜修力;黃浩華;閆維明;李振寶;路德春
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01M99/00
• 代理公司: 北京尚德技研知識產權代理事務所(普通合伙) 11378
• 代理人: 嚴勇剛

技術領域

本發明涉及一種可用于隧道和地鐵車站、基礎工程、邊坡工程、擋土結構等巖土工程的物理模型試驗裝置，尤其是一種可對大型物理模型進行立體綜合模擬試驗的試驗平臺，特別是涉及一種用于巖土工程大型立體綜合模擬試驗臺的模型箱。

背景技術

地鐵工程、隧道以及地下洞室工程、基礎工程、邊坡工程、擋土結構等巖土工程的地質力學模型試驗是研究大型巖土工程問題的重要手段，在國內外已得到廣泛應用，并在科學研究及工程建設過程中發揮著重要作用，國內外針對大型礦井頂板圍巖穩定、大壩壩體與壩基的巖體穩定、大型洞室圍巖穩定與支護等工程問題進行了卓有成效的研究工作，并研制了規模不等的配套模型試驗設備。

在本發明的下述說明中，所謂立體綜合模擬試驗，指的是可實施真三軸加載，可進行地下空間及其開挖模擬試驗、降雨和地下水位升降條件下地基和邊坡工程模擬試驗、樁基和樁周土的動力響應試驗、管片模擬試驗、結構部件性能試驗等不同功能的物理模型試驗。本發明中的模型最大尺寸可達10m×6m×6m（長×寬×高），相對于現有技術的模型試驗規模來說，尺寸上要大得多，因此本發明的試驗臺屬于一種大型的試驗平臺。

對于巖土工程模型實驗而言，尤其是對于地鐵工程之類的地下巖土工程模型試驗來說，實驗模型的幾何相似比是一個關鍵的技術指標。幾何相似比取得過小，雖可以節省實驗材料，但是過小的模型體量會限制傳感器的布置，與較大的模型相比，更容易受到外界因素的干擾，從而影響實驗結果。因此，在條件允許的情況下，應當盡量采用較大的模型幾何相似比，也就是采用較大的模型箱，在這種情況下，模型實驗本身的復雜性也相應的增加，例如大比例模型實驗需要的相似材料用量較大；在模擬大埋深復雜工況時，需要大噸位的加載系統以及剛度較大的反力系統等。隨著巖土工程的規模越來越大，出現的工程問題更加復雜，現有試驗設備已不能很好地滿足工程實踐的需要。

CN101086494A提供了一種大型模型試驗平臺，其提供的模型箱最大尺寸為15m×5m×6m（長×寬×高），但是該現有技術所提供的試驗平臺僅能夠通過上部反力梁對模型進行上部加載，不能實現真三維加載，不能滿足立體綜合模擬試驗的需求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種用于巖土工程大型立體綜合模擬試驗臺的模型箱，以減少或避免前面所提到的問題。

具體來說，本發明提供了一種用于巖土工程大型立體綜合模擬試驗臺的模型箱，所述巖土工程大型立體綜合模擬試驗臺至少包括提供水平加載力的反力墻、提供垂直加載力的反力梁以及模型箱，所述反力墻由鋼筋混凝土制成，并圍繞設置于由地面開挖的基坑的四個周邊；所述反力梁橫跨所述基坑設置于所述反力墻的上端面，并與澆注于所述反力墻的混凝土內部的鋼結構部件固定連接；

所述模型箱的四周和頂部由多塊加載板拼接而成，模型箱底部與所述基坑底部鋼筋混凝土地面共用；所述內側反力墻均勻布置有多個預留的水平加載孔；每個水平加載板都通過球形關節與一個水平加載作動器連接，所述水平加載作動器通過設置于所述水平加載孔中的連接螺栓與所述反力墻固定連接；每個垂直加載板都通過球形關節與一個垂直加載作動器相連，每個所述垂直加載作動器通過連接螺栓與所述反力梁固定連接；

相鄰的所述水平加載板的側面之間均鑲有密封膠條。

優選地，所述球形關節設置有調節固定件，所述調節固定件一端具有一個固定孔，另一端設有一個調節長孔，所述固定件通過螺釘與所述水平加載板或所述垂直加載板固定連接，所述調節長孔通過螺釘與所述球形關節底座固定連接。

優選地，所述模型箱的四個角部設置有傳力不干涉裝置，所述傳力不干涉裝置包括一個矩形截面的不干涉件以及將所述不干涉件與所述反力墻固定連接的傳力支護桿，所述不干涉件相鄰的兩個相互垂直的面分別與鄰接的水平加載板緊密貼合；與所述不干涉件鄰接的所述水平加載板的側面可沿著垂直于所述不干涉件的相鄰接側面移動，所述水平加載板的側面鑲有密封膠條，所述密封膠條緊密貼合于所述不干涉件的相鄰接側面。

優選地，所述傳力支護桿與所述反力墻固定連接的一端具有一塊與所述傳力支護桿垂直連接的支撐板；所述支撐板通過設置于所述水平加載孔中的連接螺栓與所述反力墻固定連接，所述連接螺栓穿過所述支撐板上的連接孔，所述連接孔兩側的所述連接螺栓上各設置有一個調節螺栓，所述調節螺栓可調節所述支撐板與所述反力墻之間的距離。