[發明專利]一種非均勻側向荷載下隧道開挖模擬裝置

有效

• 申請號: 201911046133.1
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110686980B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 范祥;楊治軍;李龍;劉毅鑫
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

1.一種非均勻側向荷載下隧道開挖模擬裝置，其特征在于，包括約束結構(1)、加壓系統(2)及荷載轉化系統(3)；約束結構(1)用于固定試樣(6)，試樣(6)固定設置在約束結構(1)的內部；

加壓系統(2)包括第一加壓系統(21)和第二加壓系統(22)，第一加壓系統(21)和第二加壓系統(22)對稱設置在試樣(6)的左右兩側，第一加壓系統(21)及第二加壓系統(22)用于提供均勻荷載；

第一加壓系統(21)或第二加壓系統(22)與試樣(6)之間均設置有荷載轉化系統(3)，荷載轉化系統(3)的一端與第一加壓系統(21)或第二加壓系統(22)連接，荷載轉化系統(3)的另一端與試樣(6)的側壁連接，荷載轉化系統(3)用于第一加壓系統(21)或第二加壓系統(22)的均勻荷載轉化為非均勻荷載；

荷載轉化系統(3)包括上撐板(31)、下撐板(32)、左側約束板(33)、右側約束板(34)、固定桿(35)、若干墊條(37)及活動加載板(38)；上撐板(31)和下撐板(32)上下平行間隔設置，左側約束板(33)和右側約束板(34)豎向間隔平行設置在上撐板(31)與下撐板(32)之間，上撐板(31)、下撐板(32)、上撐板(31)及下撐板(32)組合形成中空箱體結構，上撐板(31)與下撐板(32)之間通過固定桿(35)固定連接；若干墊條(37)水平設置在中空箱體結構中，墊條(37)的軸線方向與試樣(6)的側壁垂直；若干墊條(37)的剛度不同，不同剛度的墊條(37)按照從上到下剛度依次遞增的方式布設；活動加載板(38)豎向設置在墊條(37)的一端，且位于遠離試樣(6)的一端；活動加載板(38)的上下兩端分別與上撐板(31)及下撐板(32)滑動連接。

2.根據權利要求1所述的一種非均勻側向荷載下隧道開挖模擬裝置，其特征在于，加壓系統(2)還包括第三加壓系統(23)和第四加壓系統(24)；第三加壓系統(23)設置在試樣(6)的頂部中心，第四加壓系統(24)設置在試樣(6)的后端中心處；第三加壓系統(23)或第四加壓系統(24)的一端與約束結構(1)固定連接，另一端與試樣(6)連接；第三加壓系統(23)和第四加壓系統(24)均采用液壓系統，液壓系統與試樣(6)之間設置有固定加載板(25)。

3.根據權利要求1所述的一種非均勻側向荷載下隧道開挖模擬裝置，其特征在于，第一加壓系統(21)和第二加壓系統(22)均采用液壓系統，液壓系統的一端與約束結構(1)連接，液壓系統的另一端與荷載轉化系統(3)的一端連接。

4.根據權利要求1所述的一種非均勻側向荷載下隧道開挖模擬裝置，其特征在于，約束結構(1)包括環形閉合梁(11)、第一約束橫梁(12)、第二約束橫梁(13)及底座；

環形閉合梁(11)設置在試樣(6)的外側，第一約束橫梁(12)設置在試樣(6)的前端，第二約束橫梁(13)設置在試樣(6)的后端，第一約束橫梁(12)或第二約束橫梁(13)的兩端分別與環形閉合梁(11)固定連接；底座設置荷載轉化系統(3)及試樣(6)的下方，荷載轉化系統(3)及試樣(6)均通過底座與環形閉合梁(11)固定連接。

5.根據權利要求1所述的一種非均勻側向荷載下隧道開挖模擬裝置，其特征在于，還包括應力監測裝置(4)，應力監測裝置(4)對稱布設在試樣(6)的側壁上。

6.根據權利要求5所述的一種非均勻側向荷載下隧道開挖模擬裝置，其特征在于，應力監測裝置(4)采用應變片、應力盒或應力百分表。

7.根據權利要求1所述的一種非均勻側向荷載下隧道開挖模擬裝置，其特征在于，還包括帶孔加載板(5)，帶孔加載板(5)固定設置在試樣(6)的前端。

8.根據權利要求1所述的一種非均勻側向荷載下隧道開挖模擬裝置，其特征在于，墊條(37)與上撐板(31)或下撐板(32)之間設置有滾筒(36)，滾筒(36)的兩端轉動連接在上撐板(31)或下撐板(32)上，滾筒(36)的軸線與墊條(37)的軸線垂直。

9.根據權利要求1所述的一種非均勻側向荷載下隧道開挖模擬裝置，其特征在于，活動加載板(38)與上撐板(31)或下撐板(32)之間設置有潤滑劑。