[發明專利]一種隧道多災變綜合模擬試驗系統

在審

• 申請號: 202011143327.6
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112146912A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 王玨;毛勇建;魯亮;李思忠;袁彪;吳靜;張平;嚴俠;劉偉;李曉琳;胡勇
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 許馳

本發明公開了一種隧道多災變綜合模擬試驗系統，通過設置綜合控制單元、高地應力模擬單元、高地熱模擬單元、高濕度模擬單元、突水模擬單元、地震災害模擬單元和測試單元；在實驗室內實現隧道工程的長期服役可靠性和安全性的加速試驗評估，實現了多災變因素的破壞預測及應急準備，具有災變因素覆蓋全、組合工況多、研究用途廣等特點。

技術領域

本發明屬于土木工程試驗技術領域，具體涉及一種隧道多災變綜合模擬試驗系統。

背景技術

隨著國民經濟的蓬勃發展和基礎建設的不斷完善，中國隧道與地下工程得到高度發展，己經成為世界上隧道與地下工程建設規模最大、速度最快、難度最大的國家。中國國土面積廣闊，地質狀況和氣候條件復雜，隧道修建和長期服役面臨高地應力、高地熱、土體含濕量較大高濕度)、強巖溶等復雜載荷作用。這些復雜地質載荷在隧道工程施工中嚴重威脅施工人員的生命財產安全和工程進度，還會影響隧道在地震、突水等災變環境下的安全性。例如，在穿越高地應力區時，常常會發生軟巖的大變形破壞等地質災害，不僅會對隧道工程的設計、施工造成巨大的困難，還隱藏著巨大的安全隱患；高地熱主要會帶來巖層溫度的升高，不僅會影響工程作業活動，還會導致溫度附加應力從而引起襯砌結構開裂等破壞隧道工程整體穩定性問題；高濕度會加快鋼軌銹蝕，使混凝土結構的耐久性降低，降低軌道、設備的可靠性；突水災害中大量地下水突然集中涌入，對隧道施工造成嚴重威脅；地震災害會引起隧道上下、水平振動，從而破壞結構穩定性。綜上，開展隧道災變模擬試驗以研究隧道工程災變環境下的安全性十分必要。

目前，隧道工程的相關試驗大多僅考慮應力場的作用，僅有少量物理模型試驗同時引入了溫度場和應力場，沒有實現上述各類環境下多場耦合，也沒有考慮交通量增大、汽車軸重增加、車速加快所帶來的車輛對隧道路面破壞效應。

因此急需研發出一種隧道多災變綜合模擬試驗系統來解決以上問題。

發明內容

為解決上述背景技術中提出的問題。本發明提供了一種隧道多災變綜合模擬試驗系統。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種隧道多災變綜合模擬試驗系統，包括：

用于對各模擬單元的災變載荷進行協調控制的綜合控制單元；

用于模擬隧道承受的周向地應力的高地應力模擬單元；

用于模擬隧道路面下部地熱效應影響的高地熱模擬單元；

用于模擬隧道內濕熱空氣作用的高濕度模擬單元；

用于山體內地下水造成的噴水事故的突水模擬單元；

用于模擬隧道遭受地震破壞情況的地震災害模擬單元；

用于實時獲取模擬加載各物理量實際值的測試單元；

其中，綜合控制單元的輸出端分別與高地應力模擬單元的輸入端、高地熱模擬單元的輸入端、高濕度模擬單元的輸入端、突水模擬單元的輸入端、地震災害模擬單元的輸入端連接；綜合控制單元的輸入端均與測試單元的輸出端連接；高地應力模擬單元的輸出端、高地熱模擬單元的輸出端、高濕度模擬單元的輸出端、突水模擬單元的輸出端、地震災害模擬單元的輸出端均與測試單元的輸入端連接。

具體地，綜合控制單元包括：

用于將輸入的災變模擬要求生成控制加載曲線的交互模塊；

高速通信模塊；

實時運算模塊；

信號調制模塊；

安全保護模塊；