[發(fā)明專利]模擬巖石隧道不同埋深的振動臺試驗實時加載裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410146941.6
• 申請日: 2014-04-13
• 公開（公告）號: CN103969012A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陶連金;侯森;李書龍;郭飛;劉春曉;王珂;黃凱平;吳秉林
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01N3/12
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 吳蔭芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地下工程試驗儀器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于模擬巖石隧道不同埋深的振動臺試驗實時加載裝置。

背景技術(shù)

汶川地震中，多座隧道遭到嚴重受損，出現(xiàn)了襯砌開裂、底板隆起、鋼筋出露、隧道滲水等現(xiàn)象。隨著公路隧道的大規(guī)模建設(shè)，對地下結(jié)構(gòu)開展抗震、減震研究正逐漸得到人們的關(guān)注，振動臺試驗是目前開展隧道抗震性能研究的有效手段之一。由于公、鐵路隧道往往埋深較大，發(fā)生地震時，隧道結(jié)構(gòu)在高地應(yīng)力作用狀態(tài)下隨圍巖共同運動，但由于目前振動臺條件的限制，還無法在振動臺上模擬隧道真實承受地應(yīng)力的狀態(tài)。已做的模擬巖石隧道的振動臺試驗，初始應(yīng)力場基本上都不滿足相似定律，未考慮對試驗?zāi)Ｐ偷募虞d，這樣便與實際事實不符。因此，在巖石隧道的大型振動臺試驗中，對初始應(yīng)力場的模擬，且對試驗?zāi)Ｐ驮诓煌裆顮顟B(tài)下的模擬一直是亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于模擬巖石隧道不同埋深的振動臺試驗實時加載裝置。克服目前重力加速度相似比明顯失真，且無法配重，導(dǎo)致試驗嚴重失真的不足，解決不同埋深情況下，圍巖應(yīng)力場的模擬問題，且能夠?qū)φ駝舆^程中的試驗?zāi)Ｐ停诎l(fā)生剪切變形的情況下進行加載，真正實現(xiàn)實時加載，并對加載情況進行監(jiān)控。

1.一種模擬巖石隧道不同埋深的振動臺試驗實時加載裝置，其特征在于，

所述裝置包括模型箱、實時加載裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；其中，所述模型箱用于盛放試驗?zāi)Ｐ筒牧弦约盀閷崟r加載裝置提供反力；所述實時加載裝置包括加載系統(tǒng)、滑動加載板，在施加地震動過程中實現(xiàn)對所述試驗?zāi)Ｐ筒牧系膶崟r加載；所述采集系統(tǒng)用于在實時加載過程中，監(jiān)測所述試驗?zāi)Ｐ筒牧系膶崟r土壓力。

所述加載系統(tǒng)包括氣囊（10）、空氣壓縮機和減壓閥；所述空氣壓縮機用于提供壓縮空氣給所述減壓閥，所述減壓閥與所述空氣壓縮機相連接，通過調(diào)節(jié)所述減壓閥，使輸出給所述氣囊（10）內(nèi)的空氣壓力達到預(yù)定值，所述氣囊（10）與所述減壓閥連接，以實現(xiàn)定壓加載。氣囊（10）置于模型箱內(nèi)；

所述滑動加載板安裝于氣囊（10）與試驗?zāi)Ｐ筒牧现g，用于將氣囊（10）提供的壓力作用于試驗?zāi)Ｐ筒牧希υ囼災(zāi)Ｐ筒牧显谡駝舆^程中，發(fā)生剪切位移的情況下，提供實時加載。所述滑動加載板包括加載板1（1）、加載板2（2）和滑動鋼球（3），所述加載板1（1）安裝于所述氣囊下部，下表面設(shè)有弧形軌道，用于提供滑動鋼球的水平位移；加載板2（2）安裝于試驗?zāi)Ｐ筒牧仙喜浚媳砻嬖O(shè)有球形孔洞，用于放置滑動鋼球；滑動鋼球（3）安置于加載板2（2）中，并與加載板1（1）相連接，用于提供水平位移。

所述模型箱由4個側(cè)板、1個頂蓋、1塊有機玻璃板、1個基座，以及兩塊聚乙烯泡沫板構(gòu)成；所述的4個側(cè)板是前側(cè)板（4），兩個側(cè)板（5），以及后側(cè)板（7）；其中前側(cè)板（4）與側(cè)板（5）與基座（6）采用焊接的方式連接，而后側(cè)板（7）由兩部分鋼板組成，并通過螺栓與基座（6）、側(cè)板（5）相連接，利于對所述試驗?zāi)Ｐ筒牧线M行填筑，有機玻璃板（8）通過螺栓與前側(cè)板（4）相連接，利于對所述試驗?zāi)Ｐ筒牧显谡駝舆^程中的觀察，頂蓋（9）與側(cè)板通過螺栓相連接，為所述氣囊（10）提供反力，所述聚乙烯泡沫板（11）置于模型箱內(nèi)，與側(cè)板（5）相連接，利于所述試驗?zāi)Ｐ筒牧显谡駝舆^程中的自由變形，消除邊界效應(yīng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬巖石隧道不同埋深的振動臺試驗實時加載裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括多個土壓力傳感器，所述土壓力傳感器位于所述試驗?zāi)Ｐ筒牧蟽?nèi)部，用于實時監(jiān)測其內(nèi)部土壓力。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬巖石隧道不同埋深的振動臺試驗實時加載裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)采集儀和計算機，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過導(dǎo)線與所述土壓力傳感器相連接，用于記錄傳感器數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)采集儀通過數(shù)據(jù)線與所述計算機相連接，用于實現(xiàn)對現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)的查看。

有益效果

第一、將本裝置應(yīng)用于振動臺試驗中，可對在振動過程中的試驗?zāi)Ｐ瓦M行實時加載；

第二、利用本裝置可模擬在不同埋深條件下，試驗?zāi)Ｐ偷膭恿憫?yīng)；

第三、采用氣囊加載方式，使加載更加持久、穩(wěn)定，且其質(zhì)量較小，可以最大程度的減小試驗箱體的重量，并較真實的反應(yīng)試驗?zāi)Ｐ偷恼饎臃磻?yīng)。

附圖說明

圖1為實施例的主視圖；

圖2為實施例的后面圖；

圖3為實施例的側(cè)視圖；

圖4為實施例的俯視圖；

圖5為實施例的剖視圖；

圖6為實施例的滑動加載板剖面圖；