[發明專利]一種多浸水工況模擬試驗模型箱及試驗方法

有效

• 申請號: 201710057182.X
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106596268B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 謝永利;翁效林;張玉偉;劉保健;張留俊
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02;G01N33/24;G01D21/02;G09B25/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種多浸水工況模擬試驗模型箱及試驗方法，包括通過型鋼框架和側板組成的無蓋腔體，腔體的底部設置有具有浸水孔的底板，底板與腔體底部間形成儲水箱，儲水箱內設置有中隔板，儲水箱的側壁上開設有若干浸水孔，腔體底部外側設置有與腔體側壁共同形成儲水槽的擋板，腔體頂部設置有支架，支架上設置有能夠調節長度的浸水管，腔體頂部設置有若干能夠拆卸的反力梁和千斤頂，本發明結構明確，功能完善，可重復利用性強，能夠實現不同浸水工況要求的多組試驗，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于巖土工程室內試驗領域，具體涉及一種多浸水工況模擬試驗模型箱及試驗方法。

背景技術

我國濕陷性黃土地層分布廣泛，在濕陷性黃土場地修筑建筑物不得不考慮其濕陷性的影響。地鐵作為現代城市的標志，在許多大中城市開始興建，其中有許多地鐵區間不可避免的修建在濕陷性黃土地區。濕陷性黃土浸水后其強度和承載力均會降低，對上部建筑可能造成不利影響，如在濕陷性黃土地區的地鐵隧道，隧道基底浸水時，可能造成基底不均勻沉降，導致隧道結構受力發生變化；地表浸水時，對于埋深較淺的地鐵隧道可能削弱圍巖的自承能力，作用于隧道襯砌的荷載有所增加，上述兩種工況最終都可能造成襯砌開裂漏水等病害，嚴重威脅隧道的運營安全。目前黃土濕陷性對上部建筑物的影響已多有研究，研究方法多為數值模擬手段(如鄭甲佳等，圍巖浸水對黃土地鐵隧道穩定性影響分析，鐵道學報，2011)和離心模型試驗手段(如翁效林等，黃土地層浸水濕陷對地鐵隧道影響試驗研究，巖土工程學報，2016)，但是對于室內模型試驗手段開展的研究較少，另外采用模型試驗方法研究地表浸水對地鐵隧道的影響方面也鮮見報道。這是因為目前還沒有一種適宜的模型箱來開展系統的浸水工況對濕陷性黃土區建筑物的影響。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種多浸水工況模擬試驗模型箱及試驗方法，實現多工況浸水試驗的模擬，并給出相應的試驗方法。

為了達到上述目的，提出一種多浸水工況模擬試驗模型箱，包括通過型鋼框架和側板組成的無蓋腔體，腔體的底部設置有具有浸水孔的底板，底板與腔體底部間形成儲水箱，儲水箱內設置有中隔板，儲水箱的側壁上開設有若干浸水孔，腔體底部外側設置有與腔體側壁共同形成儲水槽的擋板，腔體頂部設置有支架，支架上設置有能夠調節長度的浸水管，腔體頂部設置有若干能夠拆卸的反力梁和千斤頂。浸水孔底板與型鋼框架焊接連接，中隔板也浸水孔底板焊接連接，有機玻璃側板與型鋼框架螺栓連接，模型箱底部外側擋板與型鋼框架也采用螺栓連接，其中各處接縫與螺栓孔出通過玻璃膠密封，確保不漏水。

所述浸水管為帶孔的PVC塑料管，綁扎在支架上，浸水孔孔徑為1mm，孔距為10cm，且浸水孔雙排設置，兩排浸水孔方向與鉛垂方向角為30°。

所述浸水管上設置有開關。

所述型鋼框架采用10cm×10cm的正方形空心鋼管，厚度為2mm。

所述側板采用有機玻璃，有機玻璃的厚度為1cm，擋板采用普通玻璃，厚度為0.2cm。

所述底板為厚度為0.2cm的鋼板，浸水孔的直徑為1cm，孔距為20cm。

所述儲水箱中隔板采用實體鋼板，厚度為2mm。

一種多浸水工況模擬試驗模型箱的試驗方法，包括以下步驟：

步驟一，根據試驗工況(浸水深度和比例尺等)制作合適尺寸的模型箱，準備模擬土體材料和所要模擬的建筑物模型，并根據試驗工況準備傳感器及數據采集裝置；

步驟二，在底板鋼板上鋪設一層透水土工布，在透水土工布上填裝模擬土體材料，并預埋傳感器；

步驟三，土體填裝到預定位置后，將傳感器元件引線連接到數據采集裝置，并通過電腦軟件調試，確保各傳感器元件工作正常；

步驟四，根據試驗工況安裝需要的浸水管、反力梁和千斤頂；