[發明專利]模擬城市高密集區地面長期沉降的模型實驗裝置

有效

• 申請號: 201711486022.3
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108362856B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 鄒寶平;李勇強;李萬薄;羅戰友;李健;馮昱;胡斌武;劉靜娟;何靜;陶燕麗
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院;新疆大學科學技術學院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01C5/00
• 代理公司: 上?？坡蓪＠硎聞账?特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

1.一種模擬城市高密集區地面長期沉降的模型實驗裝置，應用于列車振動和施工荷載耦合條件下，其特征在于：包括組合模型系統(1)、土層系統(2)、激振系統(3)、傳感系統(4)、推進系統(5)、加壓系統(6)、地表密集建筑系統(7)、管廊系統(8)、隧道系統(9)；

所述組合模型系統(1)是該模擬實驗裝置的外殼；

所述土層系統(2)設置在組合模型系統(1)的內部，所述土層系統(2)從上至下依次填充有第一土層(201)、第二土層(202)、第三土層(203)、第四土層(204)；

所述第一土層(201)上端布設地表密集建筑系統(7)，所述地表密集建筑系統(7)用以模擬真實環境中的大型密集建筑群；所述第一土層(201)和第二土層(202)內部設管廊系統(8)，所述管廊系統(8)用以模擬管廊壓力對土體長期沉降的影響；所述隧道系統(9)包括運營隧道(901)、施工隧道(902)，所述第三土層(203)和第四土層(204)的內部設運營隧道(901)，所述第四土層(204)的內部設施工隧道(902)；

所述運營隧道(901)的內部設激振系統(3)，所述激振系統(3)用以模擬地鐵運營時產生的車輛振動荷載；

所述施工隧道(902)的內部設推進系統(5)，所述推進系統(5)用以模擬隧道施工荷載；

所述組合模型系統(1)的前后兩側設加壓系統(6)，所述加壓系統(6)用以模擬地層壓力；

所述傳感系統(4)埋設在土層系統(2)中，用以量測位移沉降；

所述激振系統(3)包括一號激振器(301)、二號激振器(302)、三號激振器(303)、激振數據采集器(304)、激振導線(305)；

所述一號激振器(301)、二號激振器(302)、三號激振器(303)等間距布設在運營隧道(901)的內部，激振數據采集器(304)位于組合模型系統(1)外部，通過激振導線(305)依次與一號激振器(301)、二號激振器(302)、三號激振器(303)連接；

所述傳感系統(4)包括第一位移傳感器(401)、第二位移傳感器(402)、第三位移傳感器(403)、第四位移傳感器(404)、第五位移傳感器(405)、第六位移傳感器(406)、第七位移傳感器(407)、第八位移傳感器(408)、傳感數據采集器(409)、第一傳感導線(410)、第二傳感導線(411)；

所述第一位移傳感器(401)、第二位移傳感器(402)、第三位移傳感器(403)、第四位移傳感器(404)埋設在運營隧道(901)的正上方；第五位移傳感器(405)、第六位移傳感器(406)、第七位移傳感器(407)、第八位移傳感器(408)埋設在運營隧道(901)的正下方；傳感數據采集器(409)位于組合模型系統(1)的外部；

在傳感系統(4)中，傳感數據采集器(409)通過第一傳感導線(410)依次與第一位移傳感器(401)、第二位移傳感器(402)、第三位移傳感器(403)、第四位移傳感器(404)連接，通過第二傳感導線(411)依次與第五位移傳感器(405)、第六位移傳感器(406)、第七位移傳感器(407)、第八位移傳感器(408)連接；

所述推進系統(5)包括鉆頭刀片式推進器(501)、推進控制器(502)、推進導線(503)；

所述鉆頭刀片式推進器(501)位于施工隧道(902)的掌子面前方，鉆頭刀片式推進器(501)的前方設有錐形鉆頭，錐形鉆頭側方安設有不同厚度刀片，鉆頭的旋轉帶動刀片使隧道鉆孔向前穩定推進；

所述推進控制器(502)位于組合模型系統(1)的外部，利用推進導線(503)將鉆頭刀片式推進器(501)和推進控制器(502)連接，從而使推進控制器(502)控制鉆頭刀片式推進器(501)的工作狀態；

所述加壓系統(6)包括一號加壓器(601)、二號加壓器(602)、三號加壓器(603)、四號加壓器(604)、五號加壓器(605)、六號加壓器(606)、七號加壓器(607)、八號加壓器(608)、九號加壓器(609)、十號加壓器(610)、十一號加壓器(611)、十二號加壓器(612)、一號全斷面加壓板(613)、二號全斷面加壓板(614)、一號支撐架(615)、二號支撐架(616)、加壓控制器(617)、第一加壓導線(618)、第二加壓導線(619)；

所述組合模型系統(1)包括第一側面(101)、第二側面(102)、第三側面(103)、第四側面(104)、第五側面(105)、預留洞口一(106)、預留洞口二(107)、預留洞口三(108)、預留洞口四(109)、預留洞口五(110)、預留洞口六(111)、預留洞口七(112)、預留洞口八(113)、預留洞口九(114)、預留洞口十(115)、預留洞口十一(116)、預留洞口十二(117)；

所述一號全斷面加壓板(613)位于組合模型系統(1)第一側面(101)的內側，二號全斷面加壓板(614)位于組合模型系統(1)第二側面(102)的內側；一號加壓器(601)、二號加壓器(602)、三號加壓器(603)、四號加壓器(604)、五號加壓器(605)、六號加壓器(606)分別伸入到第一側面(101)的預留洞口一(106)、預留洞口二(107)、預留洞口三(108)、預留洞口四(109)、預留洞口五(110)、預留洞口六(111)的內部，從而將加壓器施加的全部荷載作用在一號全斷面加壓板(613)上；七號加壓器(607)、八號加壓器(608)、九號加壓器(609)、十號加壓器(610)、十一號加壓器(611)、十二號加壓器(612)分別伸入到第二側面(102)的預留洞口七(112)、預留洞口八(113)、預留洞口九(114)、預留洞口十(115)、預留洞口十一(116)、預留洞口十二(117)的內部，從而將加壓器施加的全部荷載作用在二號全斷面加壓板(614)上；

通過第一加壓導線(618)將一號加壓器(601)、二號加壓器(602)、三號加壓器(603)、四號加壓器(604)、五號加壓器(605)、六號加壓器(606)串聯，并利用一號支撐架(615)將一號加壓器(601)、二號加壓器(602)、三號加壓器(603)、四號加壓器(604)、五號加壓器(605)、六號加壓器(606)緊緊固定在一號全斷面加壓板(613)上；

通過第二加壓導線(619)將七號加壓器(607)、八號加壓器(608)、九號加壓器(609)、十號加壓器(610)、十一號加壓器(611)、十二號加壓器(612)串聯，并利用二號支撐架(616)將七號加壓器(607)、八號加壓器(608)、九號加壓器(609)、十號加壓器(610)、十一號加壓器(611)、十二號加壓器(612)緊緊固定在二號全斷面加壓板(614)上，加壓控制器(617)位于組合模型系統(1)外部；

所述管廊系統(8)包括一號管廊(801)、二號管廊(802)、給水管道(803)、排水管道(804)、給水加壓控制器(805)、排水加壓控制器(806)；

所述一號管廊(801)主體部分位于第二土層(202)的左側，二號管廊(802)主體部分位于第二土層(202)的右側，在一號管廊(801)內布設給水管道(803)，在二號管廊(802)內布設排水管道(804)，通過給水加壓控制器(805)控制給水管道(803)內的水壓力，通過排水加壓控制器(806)控制排水管道(804)內的水壓力；

所述地表密集建筑系統(7)包括一號建筑模型(701)、二號建筑模型(702)、三號建筑模型(703)、四號建筑模型(704)、五號建筑模型(705)、六號建筑模型(706)、體育館建筑模型(707)、一號道路(708)、二號道路(709)；

所述一號建筑模型(701)、二號建筑模型(702)、三號建筑模型(703)、四號建筑模型(704)、五號建筑模型(705)、六號建筑模型(706)位于一號道路(708)的左下方，體育館建筑模型(707)位于二號道路(709)的右上方，二號建筑模型(702)位于一號建筑模型(701)的右前方，四號建筑模型(704)位于三號建筑模型(703)的右前方，六號建筑模型(706)位于五號建筑模型(705)的正前方。

2.根據權利要求1所述的模擬城市高密集區地面長期沉降的模型實驗裝置，其特征在于：所述第一土層(201)為填土層，第二土層(202)為粉土層，第三土層(203)為粉砂土層，第四土層(204)為硬土層。