[實用新型]一種平面對稱深埋模型隧道的變形量測裝置

有效

• 申請號: 201420818930.3
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN204373615U
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 蔡奇鵬;吳中漢;陳星欣;陳士海;徐鑫;顏培煌;徐娟娟
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

技術領域

本實用新型涉及土工模型檢測技術，具體涉及一種平面對稱深埋模型隧道的變形量測裝置。

背景技術

在巖土工程小尺寸物理模型試驗中，深埋于土體中的隧道變形觀測一直是一難題。目前多通過模型隧道應變量測、隧道徑向變形量量測、位移傳動裝置外延量測等手段展開。由于受到模型隧道尺寸小，隧道內部空間狹窄因素的影響，現有量測方法的布置難以在隧道內部展開。過多傳感器的布置也會加劇其在試驗環節中的不確定性，特別是土工離心機模型試驗中超重力場復雜環境下如何確保傳感器正常工作更成為一種挑戰。若將量測裝置布置于模型隧道外側，過多的電子線路的鋪設則會影響隧道與周邊土體之間相互作用面的正確模擬，從而影響試驗結果的可靠性。因此，如何在狹小空間中實現模型隧道變形的有效觀測，同時極大程度降低觀測手段對模型試驗結果的影響，是巖土工程小尺寸物理模型試驗的技術重點。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術之不足，提供一種針對平面對稱條件下深埋模型隧道變形量測裝置及其方法，可用于小尺寸土工物理模型試驗，充分發揮圖像分析技術對模型試驗影響小的特點，且原理清晰、構筑簡單，施工操作易于實現。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種平面對稱深埋模型隧道的變形量測裝置，包括模型隧道、觀測玻璃、拱頂拱底密封組件、若干位移示蹤單元及位移采集分析組件；該模型隧道對稱面一側的半結構緊貼于該觀測玻璃的一側；該拱頂拱底密封組件設置于該模型隧道的拱頂和拱底外側與該觀測玻璃之間，用以封閉模型隧道與觀測玻璃之間的間隙；該些位移示蹤單元沿軸向分布于拱頂和拱底的內側，用作隧道變形觀測；該位移采集分析組件設置于觀測玻璃的另一側，用于采集位移示蹤組件的位置和分析隧道變形。

優選的，所述位移示蹤單元是L型，其一側固定于該模型隧道拱頂或拱底的內側，另一側設置有示蹤標識并緊靠該觀測玻璃。

優選的，所述多個位移示蹤單元沿該模型隧道軸向方向等距離間隔排布。

優選的，所述位移采集分析組件包括數碼相機圖像拍攝系統和Geo-PIV土工圖像分析系統。

優選的，所述拱頂拱底密封組件包括L形拱頂擋板和L型拱底擋板，該L型拱頂擋板和L型拱底擋板的一側分別固定于該模型隧道的拱頂和拱底外側，另一側緊靠該觀測玻璃。

優選的，還包括端面密封組件，該端面密封組件與該模型隧道內側形狀相配合地設置于該模型隧道的兩端。

一種基于上述裝置的平面對稱深埋模型隧道的變形量測方法包括以下步驟：

步驟1：根據平面對稱條件取模型隧道對側面一側結構緊貼于觀測玻璃一側，布置位移示蹤單元以作為觀測點，布置拱頂拱底密封組件及端面密封組件以使模型隧道內部相對封閉，布置位移采集分析組件；

步驟2：所述位移采集分析組件于模型隧道變形前后拍攝位移示蹤單元的位置照片，分析該位移示蹤單元的位置變化，進而獲得模型隧道相應位置的位移大小。

優選的，所述位移示蹤單元固定于該模型隧道內并隨模型隧道相應位置的壁體做同步位移。

優選的，所述位移示蹤單元具有圓形的示蹤標識，所述位移采集分析組件通過分析對比照片上示蹤標識形心位置的變化計算位移。

本實用新型的有益效果是：能夠在狹小的模型隧道內部空間準確量測隧道變形，通過采集隧道位移示蹤單元的位移，并通過Geo-PIV土工圖像分析技術進行計算。通過本實用新型的實施，可應用于不同尺寸和形狀的模型隧道的量測，解決以往小尺寸模型隧道內傳感器布設難，觀測點布設數量有限等問題，建立布設簡單，數據精準的測量方法，為小尺寸物理模型試驗模型隧道量測難題提供一種新的解決方法。

以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳細說明；但本實用新型的一種平面對稱深埋模型隧道的變形量測裝置不局限于實施例。

附圖說明

圖1為本實用新型的正視圖；

圖2為本實用新型的側視圖；

其中：1、模型隧道，2、觀測玻璃，3、拱頂拱底密封系統，31、L形拱頂擋板，32、L形拱底擋板，4、位移示蹤單元，41、示蹤標識，5、位移采集分析組件，6、端面密封組件。

具體實施方式