[發明專利]一種大型隧道模擬加載實驗平臺設備

有效

• 申請號: 201410035527.8
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103759962A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 延皓;李長春;李剛;高攀;洪開榮;張金英;吳元金;蔣永強;母東杰;楊雪松;李競;黃靜;陳策;李磊;劉沁
• 申請（專利權）人: 北京交通大學;中鐵隧道集團有限公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01N19/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 陳朝陽

技術領域

本發明屬于地下工程模擬試驗技術，特別涉及無水至高壓水環境下圍巖及隧道結構的相互作用、結構受力及變形模擬試驗研究的隧道模擬加載實驗平臺設備。

背景技術

隧道結構與圍巖相互作用的室內模擬試驗裝置，無論是動態仿真還是模型試驗，在國內外均比較成熟，如日本、德國、美國等國家的相關試驗室，以及鐵道部科學研究院西南研究所、西安交通大學、中國礦業大學、同濟大學等單位都有相關的試驗裝備。但這些試驗裝備小型，都只能模擬在無水或者低壓水條件下，隧道開挖過程中圍巖內部的應力變化和圍巖支護結構之間的相互作用規律，作用范圍局限，難以滿足水壓連續加載的試驗條件，亦不能模擬高壓水環境下圍巖及隧道結構的相互作用的試驗。隨著近幾年我國鐵路事業的飛速發展，越來越多的隧道工程不可避免地會穿越富水地層，滲水、脫漿、坍塌都是隧道開挖過程中可能發生的危險，地下分岔隧道斷面復雜更是對設計方和施工方提出了更大的考驗。為了給實際工程提供可參考的依據，有必要研制出一套模擬不同隧道環境下圍巖及隧道結構相互作用的試驗平臺。相比無水及低壓水的模擬試驗條件，高壓水環境的模擬對平臺的尺寸和承載要求有相應的提高，設備的尺寸的加大對其機械結構、密封性、嵌入性加載以及設備的運輸等提出了新的難題，而且目前隧道的施工面臨的四大難題，僅停留在預測---按經驗施工---設立應急預案階段，缺少模擬試驗后有參照性的數據參考，不能科學地、環保地采用施工步序、選擇注漿與否以及獲悉不同水壓條件下的影響、襯砌結構受力和圍巖穩定性。隨著隧道修建技術的發展和防水材料工藝的革新，有水甚至有高壓水環境下圍巖及隧道結構的相互作用、結構受力及變形模擬試驗研究將有急劇增長的趨勢。

針對現有技術存在的缺陷，提出本發明。

發明內容

鑒于現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種節約設備占地空間、密封效果良好的模擬高壓水環境下圍巖及隧道結構的相互作用、結構受力及變形模擬試驗研究的大型隧道模擬加載實驗平臺機械結構。為實現上述發明目的，本發明提供的技術方案是：一種大型隧道模擬加載實驗平臺設備，包括拼接結構、嵌入式加載結構和隔板結構，拼接結構包括上頂板，前壁、后壁、左側板和右側板以及底座共6個壁面拼接構成的密閉構架，在組裝的過程中采用密封條密封和焊接密封兩種；嵌入式加載結構包括液壓缸、推桿、推板，該結構嵌入拼接結構的上頂板、左側板和右側板，推桿處設置密封條完成密封；隔板結構是在加載實驗平臺設備內部設置可拆卸的隔板，用于調整內部劃分空間區域，便于試件數量的調整。

所述的拼接結構，其中上頂板通過設置在后壁的旋轉軸可翻轉的安裝；左側板和右側板通過高強度螺栓固定在前壁和后壁的左、右端面后，再通過焊接密封；左側板、右側板、前壁和后壁通過高強度螺栓固定在底座上后，通過焊接密封，密封后加裝固定銷固定。

所述的隔板結構為可支撐式硬質鋼板，通過改變可支撐式硬質鋼板在結構內部的位置，縮小或者任意設置試件填充的空間，實現不同量試件的加載。

所述的底座中，設置傳感器預留口和排水口，實現試件在試驗過程中相關參數的采集以及水壓試驗后排水。

所述的前壁上設有前出料口，所述的后壁上設有后出料口，模擬隧道開挖。

所述的左壁外壁面、右壁外壁面和頂板均設有液壓執行機構，密封嵌入上述三個壁面中，實現力的加載。

本發明的有益效果是：本發明主要解決了室內模型試驗裝置無法模擬高壓水環境下圍巖及隧道結構的相互作用、結構受力及變形模擬試驗研究的問題，本發明的機械結構實現了拼接式結構，解決了大型隧道機構的安裝生產問題；密封效果良好，采用密封條密封和焊接密封兩種密封方法，保證了大型隧道加載平臺的整體密封；嵌入式結構的設計，實現在密封環境要求較高的場合力的加載。。

附圖說明

當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發明以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定，其中：

圖1為本發明的總體結構的后視角的立體圖；

圖2為本發明的總體結構的前視角的立體圖；

圖3為本發明的截面剖視示意圖；

圖4為本發明的前視角局部剖視立體圖；

圖5為本發明的上頂板閉合狀態的正面視圖；

圖6為本發明密封凹槽與密封條的密封結構剖面圖。

圖7為本發明嵌入式加載結構示意圖。

圖8為本發明隔板結構示意圖。