[發(fā)明專利]一種用于振動臺剛性模型箱的水平地應力加載裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011056387.4
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112444363A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 陶連金;張宇;趙旭;宋卓華;韓學川;安韶
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種用于振動臺剛性模型箱的水平地應力加載裝置，本裝置包括剛性模型箱體，壓力水箱，水管，兩塊帶有數(shù)個與水管連接接頭的內(nèi)置側(cè)板和計算機控制平臺。在剛性模型箱放置兩塊內(nèi)置側(cè)板，分別平行緊貼模型箱左側(cè)和右側(cè)邊界，內(nèi)置側(cè)板上均勻設置有數(shù)個與加載水管連接的接頭；剛性模型箱左側(cè)和右側(cè)邊界鋼板上設置與內(nèi)置側(cè)板上接頭數(shù)量和位置相同的洞口，且接頭穿過該洞口通過水管與壓力水箱相連；水管端頭設置與側(cè)板上接頭相配套的連接構(gòu)件，通過計算機控制平臺控制水壓實現(xiàn)對模型箱中的土層和隧道進行水平地應力的加載。采用水壓進行水平應力的加載，保證在振動臺試驗時水平應力的持續(xù)加載與實時監(jiān)測，同時該加載裝置安全可靠，便于操作。

技術領域

本發(fā)明屬于地下工程試驗儀器技術領域，涉及一種用于振動臺剛性模型箱的水平地應力加載裝置。

背景技術

隨著川藏鐵路、公路的建設，對山嶺隧道開展抗震、減震研究得到了廣泛的關注，振動臺試驗是目前開展隧道抗震性能研究的最重要和最有效的手段之一。由于公路、鐵路隧道埋深較深，隧道結(jié)構(gòu)經(jīng)常處于高地應力狀態(tài)，在地震作用下，隧道結(jié)構(gòu)在高地應力下與自重應力下呈現(xiàn)出不同的動力響應。但由于目前振動臺條件的限制，很少能對振動臺上的隧道進行真實地應力的模擬，這樣得出的規(guī)律往往與實際情況不符。

在已有的模擬山嶺隧道的振動臺試驗中，豎向應力的加載可以通過氣囊或配重來實現(xiàn)，而對于水平應力則難以通過有效的方法施加，同時難以保證在振動臺試驗過程中施加的水平應力穩(wěn)定，有效。

申請人為北京工業(yè)大學，中國專利申請?zhí)?01210096526.5介紹了一種模擬圍巖地應力的自加載裝置。在該裝置中利用千斤頂對模型箱進行水平地應力的加載。但該裝置未考慮加載裝置在地震動情況下，由于慣性效應導致加載裝置與側(cè)板位移的不一致以及土體的壓縮性，極易造成千斤頂與加載板之間發(fā)生松動和脫離現(xiàn)象，造成千斤頂施加的水平應力損失或失效。同時該裝置在試驗過程中無法監(jiān)測水平地應力的施加情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種價格低、可靠性高、易于操作、安全性高、可實時監(jiān)測，適用于剛性模型箱振動臺試驗的水平應力加載裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

一種用于振動臺剛性模型箱的水平地應力加載裝置，包括剛性模型箱體(1)、壓力水箱(6)、水管(4)、兩塊帶有與水管連接接頭(3)的內(nèi)置側(cè)板(2)和計算機控制平臺(7)。剛性模型箱體(1)左側(cè)和右側(cè)邊界鋼板上設置與內(nèi)置側(cè)板(2)上接頭(3)數(shù)量和位置相同的洞口，且洞口尺寸稍大于內(nèi)置側(cè)板(2)上連接水管(4)的接頭，剛性模型箱(1)組裝并固定在振動加載實驗臺上，將兩塊帶有接頭(3)的內(nèi)置側(cè)板(2)分別平行緊貼于模型箱左側(cè)和右側(cè)邊界，并將內(nèi)置板(2)上的接頭(3)穿過模型箱左側(cè)和右側(cè)已開好的洞口，將水管(4)一端通過與接頭的配套構(gòu)件(5)與內(nèi)置側(cè)板(2)的接頭密封連接，另一端與壓力水箱(6)相連，待相似材料和隧道安裝在模型箱后，利用計算機控制平臺(7)對模型箱左側(cè)和右側(cè)進行水壓加壓，從而模擬水平地應力。

所述的帶有接頭(3)的內(nèi)置側(cè)板(2)長度稍小于剛性模型箱(1)左側(cè)和右側(cè)邊界長度，保證在水壓加載下，內(nèi)置側(cè)板(2)可以產(chǎn)生一定位移。

所述的內(nèi)置側(cè)板(2)上的接頭(3)為螺紋接頭，可與輸水管密封連接。

所述的壓力水箱(6)內(nèi)設置有水壓加載裝置，水壓加載裝置與水管(4)相連，同時壓力箱上設置有壓力讀數(shù)表，可以滿足對試驗過程中水平應力的實時監(jiān)測。

本發(fā)明操作簡單，組裝方便，密封性好，可以根據(jù)現(xiàn)場不同的實際情況進行試驗的靈活設計與模擬。利用水壓對模型進行水平地應力的模擬，與前人研究相比，更加穩(wěn)定，可靠，得出的隧道的動力響應更加符合實際情況。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明在試驗過程中水管能跟隨模型箱一起移動，保證水平地應力的穩(wěn)定施加。