[發(fā)明專(zhuān)利]一種隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)及使用方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711085854.4
• 申請(qǐng)日: 2017-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107870097A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張軍偉;黃玲;李雪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M99/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M99/00
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所51221
• 代理人: 韓洋,楊正輝

1.一種隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括基本框架、隧道模型系統(tǒng)、降雨模擬系統(tǒng)、邊坡支護(hù)模擬系統(tǒng)、位移監(jiān)測(cè)裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，其中：

所述基本框架包括用于盛裝試驗(yàn)土體材料的模型箱，所述模型箱設(shè)有可拆卸的頂板，所述模型箱進(jìn)口側(cè)和出口側(cè)分別連有傾斜布置的蓋板，所述蓋板上設(shè)有用于安裝隧道模型的通孔；

所述隧道模型系統(tǒng)包括空心管狀的隧道模型和實(shí)心圓柱狀的推進(jìn)裝置，所述隧道模型和推進(jìn)裝置的管徑相同且同軸設(shè)置；

所述降雨模擬系統(tǒng)設(shè)于模型箱上方，用于向隧道洞口邊坡模擬降雨；

所述邊坡支護(hù)模擬系統(tǒng)設(shè)于隧道洞口邊坡處，用于對(duì)隧道洞口邊坡進(jìn)行模擬支護(hù)處理；

所述位移監(jiān)測(cè)裝置設(shè)于隧道洞口邊坡土體中，用于對(duì)邊坡位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)；

所述數(shù)據(jù)處理裝置與所述位移監(jiān)測(cè)裝置相連，用于對(duì)位移監(jiān)測(cè)裝置反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、分析并處理位移變化數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述基本框架還包括分別設(shè)置在模型箱進(jìn)口側(cè)和出口側(cè)的工作臺(tái)，所述工作臺(tái)下方設(shè)有能伸縮的腳架。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述降雨模擬系統(tǒng)包括滲水管、輸水管、回水管、集水槽、水箱和抽水裝置，所述滲水管設(shè)于隧道洞口邊坡上方，所述抽水裝置連接水箱與輸水管，所述輸水管與滲水管相連，所述集水槽設(shè)于工作臺(tái)上并靠近邊坡位置，所述回水管連接集水槽與水箱。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述滲水管上設(shè)有多個(gè)等間距的出水孔。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述滲水管、輸水管、回水管、集水槽和水箱均由不銹鋼制成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述邊坡支護(hù)模擬系統(tǒng)包括錨桿、鋼筋網(wǎng)和混凝土噴射設(shè)備，所述錨桿設(shè)置在模型箱內(nèi)的試驗(yàn)土體中，所述鋼筋網(wǎng)設(shè)置在隧道洞口邊坡上并與錨桿相連，所述混凝土噴射設(shè)備用于向鋼筋網(wǎng)上噴射混凝土。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述位移檢測(cè)裝置為位移計(jì)，所述位移計(jì)布置在邊坡表層中。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述蓋板與模型箱底部鉸接，所述蓋板上還有位置鎖定螺釘。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述模型箱上設(shè)有用于標(biāo)識(shí)蓋板傾斜角度的刻度尺。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述蓋板為伸縮式結(jié)構(gòu)。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述隧道模型為空心結(jié)構(gòu)的PE管，所述推進(jìn)裝置為實(shí)心圓柱狀的不銹鋼管。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述推進(jìn)裝置的端部設(shè)有抽拉手柄。

13.一種如權(quán)利要求1-12任一所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、調(diào)節(jié)蓋板的傾斜角度，同時(shí)對(duì)應(yīng)調(diào)整工作臺(tái)高度；

b、向調(diào)整好的模型箱內(nèi)填充試驗(yàn)土體材料至通孔底部后壓平土體；

c、將推進(jìn)裝置穿過(guò)蓋板上通孔后水平放入模型箱；

d、向模型箱內(nèi)繼續(xù)填滿(mǎn)試驗(yàn)土體材料；

e、蓋上頂板并壓實(shí)土體，待土體模型壓實(shí)成型后，移除頂板和蓋板；

f、將推進(jìn)裝置從土體模型中抽出，將隧道模型同步插入。

14.根據(jù)權(quán)利13所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)使用方法，其特征在于，所述試驗(yàn)土體材料為與隧道施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際土層相似的土層材料。

15.根據(jù)權(quán)利13所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)使用方法，其特征在于，在所述步驟e之后，根據(jù)試驗(yàn)需要對(duì)成型后的土體模型進(jìn)行邊坡支護(hù)。

16.根據(jù)權(quán)利13所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)使用方法，其特征在于，在所述步驟f之后，根據(jù)試驗(yàn)需要對(duì)土體模型進(jìn)行模擬降雨。

17.根據(jù)權(quán)利13所述的隧道洞口邊坡穩(wěn)定性模擬系統(tǒng)使用方法，其特征在于，需改變步驟a中蓋板的傾斜角度進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。