[發(fā)明專利]降雨條件下隧道穿越滑坡體影響的模型試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610031547.7
• 申請(qǐng)日: 2016-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN105649116B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張治國(guó);姜蘊(yùn)娟;張孟喜;王衛(wèi)東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E02D33/00
• 分類號(hào): E02D33/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根,王晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種公路隧道工程以及建筑工程中的滑坡災(zāi)害模型試驗(yàn)裝置，具體涉及一種降雨條件下隧道穿越滑坡體影響的模型試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

隨著地下隧道工程施工的廣泛發(fā)展，越來(lái)越多的復(fù)雜工況及施工難題相繼出現(xiàn)，隨之而來(lái)的地質(zhì)災(zāi)害問題也愈漸顯著。尤其在我國(guó)中西部山區(qū)等地層破碎、地質(zhì)條件復(fù)雜而且氣候多變的地域，礦山、水利工程、交通線路等涉及隧道的開發(fā)項(xiàng)目不可避免地會(huì)引發(fā)滑坡災(zāi)害，另外多降雨氣候條件更會(huì)加劇滑坡的形成，給工程的施工以及使用帶來(lái)極大的威脅。因此有必要針對(duì)降雨條件下隧道穿越滑坡體的影響效應(yīng)做更加深入的研究。

國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者針對(duì)降雨條件下隧道穿越滑坡體影響效應(yīng)的研究方法主要是理論分析法、數(shù)值模擬法以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)法。理論分析法是利用彈性理論，通過假定對(duì)研究模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，但在一定程度上不能準(zhǔn)確考慮隧道與滑坡體之間的復(fù)雜關(guān)系，并且計(jì)算量大；數(shù)值模擬方法一般需要借助大型商用軟件，數(shù)值模型的建立較為復(fù)雜且計(jì)算耗時(shí)。此外，由于土工測(cè)試儀器設(shè)備的限制很難獲得精確的土體物理力學(xué)參數(shù)，而土體參數(shù)的變化對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果影響很大，因此容易造成計(jì)算結(jié)果的偏差。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法是獲取隧道穿越滑坡體時(shí)周圍土體變形的手段之一，但是受儀器設(shè)備以及人為觀察因素等限制，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果具有一定偏差，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)需要投入一定量的人力物力，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)埋測(cè)試元件非常容易在施工中受到破壞，從而延誤監(jiān)測(cè)乃至得到錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種降雨條件下隧道穿越滑坡體影響的模型試驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道穿越滑坡體的不同開挖方向以及不同開挖速度的施工行為的模擬，準(zhǔn)確測(cè)量隧道周圍地層土體變形并進(jìn)行分析。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題而采用技術(shù)方案是：一種降雨條件下隧道穿越滑坡體影響的模型試驗(yàn)裝置，包括模型箱、隧道襯砌模型、隧道開挖施工模擬裝置、一個(gè)降雨模擬裝置，特征在于：所述模型箱內(nèi)填入黏土形成從左側(cè)至右側(cè)向下的滑床，所述滑床內(nèi)設(shè)有滑體，所述模擬箱中土體內(nèi)部水平放置隧道襯砌模型，所述隧道襯砌模型內(nèi)設(shè)有隧道開挖施工模擬裝置，隧道襯砌模型由圓形橡膠絕熱板分隔成若干段隧道，每段隧道內(nèi)橫向粘貼兩個(gè)電阻應(yīng)變片，用于襯砌的應(yīng)變測(cè)量，每段隧道內(nèi)繞有相等長(zhǎng)度的電阻絲，電阻絲通過導(dǎo)線連接控制器，每段隧道內(nèi)充有石蠟，使其對(duì)襯砌的壓力與計(jì)算得到的填土完成后襯砌外表面的土壓力相等，并且通過石蠟的分段融化來(lái)模擬隧道分段開挖以及通過對(duì)石蠟內(nèi)所通電阻的控制來(lái)模擬隧道不同開挖速度；位于隧道襯砌模型上、下土體中和滑體表面分別固定有百分表探頭，百分表探頭通過預(yù)埋鋁合金細(xì)管及其內(nèi)部的柔性鋼絲細(xì)線連接百分表，用于測(cè)量土體內(nèi)部的單向位移；所述模擬箱上端裝有降雨模擬裝置，降雨模擬裝置包括若干個(gè)位移計(jì)、進(jìn)水閥門7和出水閥門，每個(gè)位移計(jì)通過位移計(jì)支架固定在土體表面、土體內(nèi)部以及隧道頂部，用于土體表面以及深層土體的縱向變形測(cè)量，通過進(jìn)水閥門和出水閥門控制和調(diào)節(jié)降雨強(qiáng)度，從而模擬不同降雨強(qiáng)度下隧道穿越滑坡體開挖對(duì)周圍土體的影響。

所述柔性鋼絲細(xì)線一端連接埋在測(cè)點(diǎn)位置的探頭，一端連接百分表，所述鋁合金細(xì)管約束柔性鋼絲只在一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，從而消除干擾，精確測(cè)量測(cè)點(diǎn)處土體的單向位移。

所述滑體表面固定多個(gè)鐵片，將百分表探桿直接固定在每個(gè)鐵片上，用于測(cè)得每個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移。所述滑體表面鋪墊雙層塑料薄膜，用于模擬滑坡面滑動(dòng)。

本發(fā)明的有益效果是：