[發明專利]用于隧道-滑坡體系的振動臺試驗系統及其制作方法

在審

• 申請號: 202010136781.2
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111238751A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 吳紅剛;雷浩;龐偉軍;楊昊天;牌立芳;董占林
• 申請（專利權）人: 中鐵西北科學研究院有限公司
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01N3/32
• 代理公司: 青島致嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 37236
• 代理人: 王巧麗

1.一種用于隧道-滑坡體系的振動臺試驗系統，其特征在于，包括可視化模型箱，所述可視化模型箱的框架由U型鋼板制成，所述框架的前后側面為U型鋼板制成的網格狀，并在前后側面的網格狀U型鋼板上固定有機玻璃板，所述框架的左右側面及底面固定鋼板，且左側鋼板低于框架高度，框架的頂面敞開，所述框架的右側面鋼板內側設置聚苯乙烯泡沫板；所述可視化模型箱內填筑有圍巖材料，并在可視化模型箱內左側修筑坡體，所述坡體下設置模擬滑坡的滑帶；所述可視化模型箱內的圍巖材料中水平埋設兩個立體交叉放置的隧道模型，所述隧道模型周圍布設有若干加速度傳感器和若干動態應變片，所述坡體坡面上、滑帶上下兩側及圍巖材料內布設有若干加速度傳感器和動態土壓力計。

2.如權利要求1所述的用于隧道-滑坡體系的振動臺試驗系統，其特征在于，所述可視化模型箱中兩隧道模型的交叉角度為0-90°。

3.如權利要求2所述的用于隧道-滑坡體系的振動臺試驗系統，其特征在于，所述可視化模型箱中的一個隧道模型前后橫穿圍巖材料放置，且前后橫穿放置的隧道模型的兩端洞口位于圍巖材料的邊界處，并在兩端洞口處設置聚苯乙烯泡沫板；所述可視化模型箱中的另一個隧道模型立體交叉埋設于前后橫穿放置的隧道模型的上方，并且上方隧道模型的一端洞口穿出所述坡體，另一端洞口置于圍巖材料內部且朝向可視化模型箱右側的聚苯乙烯泡沫板。

4.如權利要求3所述的用于隧道-滑坡體系的振動臺試驗系統，其特征在于，所述可視化模型箱中兩個隧道模型正交放置，且前后橫穿放置的隧道模型與可視化模型箱的前后側面垂直。

5.如權利要求1-4任一項所述的用于隧道-滑坡體系的振動臺試驗系統，其特征在于，所述隧道模型交叉段截面的拱頂和仰拱處布設加速度傳感器，且以所述拱頂和仰拱為中心在兩側沿軸向以一定間距布設加速度傳感器；所述隧道模型交叉段的中線上沿豎向方向布設若干加速度傳感器；所述前后橫穿放置的隧道模型的拱腰兩外側一定距離處布設與坡體豎向方向一致的一排加速度傳感器和一排動態土壓力計；所述隧道模型交叉段中心斷面的環向及軸向布設若干動態應變片；所述隧道模型交叉段中心斷面兩側以一定間距布置若干環形斷面，所述環形斷面的拱頂、仰拱和拱腰處分別布設動態應變片。

6.如權利要求5所述的用于隧道-滑坡體系的振動臺試驗系統，其特征在于，所述隧道模型交叉段中心斷面的環向及軸向的拱頂、拱腰和仰拱處布設動態應變片。

7.如權利要求1所述的用于隧道-滑坡體系的振動臺試驗系統，其特征在于，所述滑帶由特氟綸塑料與草木灰以一定配比制成。

8.一種如權利要求1-7任一項所述的用于隧道-滑坡體系的振動臺試驗系統的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)準備填筑材料及隧道模型

選取填筑原料進行模型土體拌和，形成圍巖材料備用；選用隧道模型澆筑材料澆筑隧道模型并進行養護；

(2)制作可視化模型箱

采用U型鋼板焊接制成可視化模型箱框架，所述框架前后側面通過U型鋼板連接成網格狀，并在框架前后側面的U型鋼板上固定有機玻璃板，所述框架的左右側面及底面固定鋼板，且左側鋼板低于框架高度，可視化模型箱的頂面敞開，框架右側鋼板內側固定聚苯乙烯泡沫板，清理可視化模型箱內外壁；

(3)放置隧道模型及填筑圍巖材料

按照分層填筑的方式在可視化模型箱中進行圍巖材料的填筑并逐層進行夯實，同時，在加速度傳感器和動態應變片的布設位置處分別安裝加速度傳感器和動態應變片，并將澆筑養護完成的兩隧道模型在相應位置按照一定的角度立體交叉放置于可視化模型箱中，圍巖材料填筑及夯實至一定高度時，在可視化模型箱內前端進行坡體修筑，并在坡體下方布置滑帶，并在坡體坡面上及滑帶上下兩側均布設加速度傳感器和動態土壓力計；

(4)填筑完成后，對加速度傳感器、動態應變片、動態土壓力計的線路進行分類及整理，并將其連接到相應采集儀上，振動臺試驗系統準備完畢。