[發明專利]一種地下洞室模擬實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 202010631599.4
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111678753B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 劉暢;張發明;董夢龍;李梓楠;李雨坤
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N33/24;G09B25/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 嚴志平

本發明公開了一種地下洞室模擬實驗裝置及實驗方法，其裝置包括支撐底架、重力補償機構和一對調節支架；所述調節支架對稱安裝于所述支撐底架上，且能夠相對所述支撐底架移動或固定；所述重力補償機構包括壓板和施力組件，所述壓板設于兩個所述調節支架間，所述施力組件安裝于所述壓板上部且能夠對壓板施加壓力。本發明所提供的裝置結構簡單、尺寸可調、頂部配重均勻、使用方便，所提供的實驗方法操作簡單、效率高、精度高。

技術領域

本發明屬于地質工程技術領域，具體涉及一種地下洞室模擬實驗裝置及實驗方法。

背景技術

近年來我國經濟建設飛速發展，對能源、交通及水利水電工程發展需求不斷增加，一大批重要基礎設施需要建設完善，其中地下工程占有舉足輕重的地位。隨著地下工程規模的逐步加大，其施工及開挖后的穩定性問題日益凸顯，這也促成了地下洞室模型實驗的發展。地下洞室模擬實驗也解決了眾多實際工程中的難題，尤其是水利水電工程地下洞室建設面臨的復雜地質條件，更需要進行地下洞室模擬實驗來指導幫助工程的順利施工。

隨著水利水電工程規模的增長，與其相對應的地下洞室規模也向著高邊墻、大跨度進行發展，開挖過程中的圍巖穩定性問題獲得重視，特別是面對復雜的地質條件，因此需要通過地下洞室模擬實驗提供實際施工的指導和參考。但是現有的地下洞室模擬實驗中一般采用后期開挖成洞的方式，這樣的成洞方式存在很多問題，比如不容易控制成洞位置和尺寸，洞室形態不穩定，開挖過程不可以失誤，分部開挖時對洞室本身擾動較大，影響實驗效果等。在現有地下洞室模擬實驗中，一般采用固定尺寸的實驗架，在模擬不同尺寸需求的洞室時需要制作新的實驗架，實驗效率低且成本高；此外，在一些實驗中需要增加模型頂部配重以模擬真實重力效應，現有的頂部配重存在配重分布不均的現象，影響實驗模型的可靠性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種地下洞室模擬實驗裝置及實驗方法，其裝置結構簡單、尺寸可調、頂部配重均勻、使用方便，其實驗方法操作簡單、效率高、精度高。

本發明提供了如下的技術方案：

一種地下洞室模擬實驗裝置，包括支撐底架、重力補償機構和一對調節支架；所述調節支架對稱安裝于所述支撐底架上，且能夠相對所述支撐底架移動或固定；所述重力補償機構包括壓板和施力組件，所述壓板設于兩個所述調節支架間，所述施力組件安裝于所述壓板上部且能夠對壓板施加壓力。

優選的，所述施力組件包括安裝于所述調節支架頂部的兩個定滑輪、設于兩個定滑輪之間的升降滑輪、繞過定滑輪和升降滑輪的承壓皮帶以及設于承壓皮帶兩端的配重塊，所述升降滑輪通過連接塊與所述壓板相連。

優選的，所述調節支架包括主板、垂直固定于主板兩側的側板以及固定于主板底部的滑移架，所述滑移架卡設于所述支撐底架上且能夠相對所述支撐底架移動或固定。

優選的，所述主板下部與所述滑移架間連接有傾斜設置的斜撐。

優選的，兩個所述主板的頂部對稱設有滑輪桿，所述滑輪桿端部安裝有所述定滑輪。

優選的，還包括分別固定于所述調節支架兩側的第一擋板和第二擋板；所述第一擋板和第二擋板均由若干單元板依次排列而成；所述調節支架的兩側設有自上而下均勻分布的調節孔，所述第一擋板和所述第二擋板的各單元板分別與調節支架兩側的調節孔一一對應安裝。

優選的，還包括安裝于所述支撐底架下方的防滑底座，所述防滑底座包括橫梁、與橫梁固接的支腿以及設于支腿底部的防滑墊，所述橫梁固定于所述支撐底架的底部。

一種地下洞室模擬實驗方法，包括以下步驟：

根據實驗要求制作若干洞室塊體模型；

將調節支架移動到實驗要求的尺寸位置，并與支撐底架固定安裝；

向兩個調節支架間注入圍巖相似材料，并在設計位置鋪設洞室塊體模型；