[實用新型]一種用于模擬隧道平面應變的教學模型

有效

• 申請號: 201721063299.0
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN207425219U
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 張軍偉;胡沁迪
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G09B25/04
• 分類號: G09B25/04
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 王蕓;熊曉果

本實用新型涉及隧道工程教學模型領域，具體涉及一種用于模擬隧道平面應變的教學模型，包括承壓筒及對應布置在承壓筒內的環形受壓筒，在承壓筒上布置有多根傳動桿，所有傳動桿均沿承壓筒徑向延伸，且承壓筒與傳動桿之間為螺紋連接，使傳動桿的一端能與受壓筒接觸，所述受壓筒上安裝有用于測量其應變的應變裝置，該教學模型動態展示了受壓筒的受力，使受壓筒模擬出隧道在不同情況圍巖及外界附加荷載作用下的變形情況，并通過應變裝置測量得到受壓筒的應變量，從而得到隧道平面應變的變化規律，使學員直觀觀測到隧道的應變特性，快速掌握隧道平面應變的相關知識，該裝置簡便易操作，具有較好的應用推廣價值。

技術領域

本實用新型涉及隧道工程教學模型領域，特別是一種用于模擬隧道平面應變的教學模型。

背景技術

近年來，隨著我國基礎設施建設的大力發展，城市地下空間開發作為新興產業在國民經濟中發揮越來越重要的作用，我國大部分大中型城市均在修建城市地鐵或輕軌工程。城市地下空間開發的蓬勃發展必然導致專業人才需求與日俱增，截止目前，我國開辦城市地下空間工程專業及土木工程（地下工程）專業高校已達到40多所。

在城市地下空間工程專業及土木工程專業教學過程中，隧道工程作為比較常見的一門學科，比較好的教學方式為演示教學，讓學生非常直觀清晰地了解到巖體受力、外界荷載、支撐支護、圍巖變形和洞徑收斂等一系列的過程和機理。然而，由于受到各方面條件的限制，很多學校視演示教學為包袱，演示教學由此在整個培養方案中的比例極其低微，即使有些高校在隧道工程專業教學過程中使用演示教學，也只限于一些動畫演示和靜態展示模型設備，而且這些設備存在過于陳舊且無法滿足現有先進技術需要的問題，導致現有的相關產品無法滿足演示教學要求。

鑒于演示教學在整個培養方案中占據重要地位，它的缺失不利于學生對知識的綜合利用與融會貫通，與實際工程脫節，導致人才培養不能體現新時代城市地下空間開發的特征，人才培養質量也不能完全滿足社會發展和用人單位的需要。因此，對我國高等學校城市地下空間工程以及土木工程（地下工程）專業而言，在城市地下空間工程隧道類及相關專業課程中推行教學模型進行演示教學勢在必行，開發出滿足需求的教學模型更是刻不容緩。

在實際隧道施工過程中，隧道在襯砌前和襯砌后的都因為承受圍巖的作用力而發生應變，襯砌后對隧道形成支撐，避免隧道坍塌，但隧道同樣會發生形變。學員在學習隧道形變過程中，很難理解隧道在襯砌前后發生的形變情況及其在不同情況圍巖及外界附加荷載作用下的變形情況。因此，如何使學員很直觀地學習到隧道有無襯砌情況時，圍巖及外界附加荷載作用下的平面應變情況，以及襯砌對隧道平面應變的影響規律，成為采用教學模型進行演示教學的重要內容。

實用新型內容

本實用新型的發明目的在于：針對在隧道工程教學過程中只能采用動畫演示或簡易模型展示進行演示教學時，存在難以形象展示隧道襯砌前發生的形變情況及其在不同情況圍巖及外界附加荷載作用下的變形情況的問題，提供一種用于模擬隧道平面應變的教學模型，該教學模型通過布置承壓筒和受壓筒，并且在承壓筒上設置用于向受壓筒提供作用力的傳動桿，配合應變裝置監測應變量，動態展示受壓筒的受力過程中，使受壓筒模擬出隧道在不同情況圍巖及外界附加荷載作用下的變形情況，從而得到隧道平面應變的變化規律，使學員直觀觀測到隧道的應變特性，快速掌握隧道平面應變的相關知識，該裝置簡便易操作，具有較好的應用推廣價值。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種用于模擬隧道平面應變的教學模型，包括承壓筒，及對應布置在承壓筒內的環形受壓筒，在承壓筒上布置有多根傳動桿，所有傳動桿均沿承壓筒徑向延伸，且承壓筒與傳動桿之間為螺紋連接，使傳動桿的一端能與受壓筒接觸，所述受壓筒上安裝有用于測量其應變的應變裝置。