[發(fā)明專利]一種模擬隧道上浮過程與土體相互作用的透明土模型試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110659423.4
• 申請(qǐng)日: 2021-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN113358655A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 仉文崗;孫偉鑫;張艷梅;曾志凱;楊妮;朱樺;陳鶴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/84
• 分類號(hào): G01N21/84;G01N33/24
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔;馬健

1.一種模擬隧道上浮過程與土體相互作用的透明土模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：包括透明土模型箱(1)、隧道上浮模擬裝置(2)、反力架(3)、底座(4)、加壓氣缸(5)、位移傳感器(6)、壓力傳感器(7)、T型連接件(8)、兩臺(tái)工業(yè)相機(jī)(9)和激光發(fā)射器(10)；

所述底座(4)布置在反力架(3)測(cè)試中心區(qū)；所述透明土模型箱(1)固定在底座(4)上；所述透明土模型箱(1)整體為上端敞口的矩形箱體；這個(gè)矩形箱體的四面?zhèn)缺谝来螢榈谝粋?cè)板、第二側(cè)板、第三側(cè)板和第四側(cè)板；所述第一側(cè)板的板面上設(shè)置有矩形缺口(101)；所述矩形缺口(101)將第一側(cè)板分隔為兩塊側(cè)包板(102)；兩塊側(cè)包板(102)相對(duì)板端處設(shè)置有插板槽(103)；

所述隧道上浮模擬裝置(2)包括隧道模擬部分(201)和隧道滑動(dòng)機(jī)制部分(202)；所述隧道模擬部分(201)和隧道滑動(dòng)機(jī)制部分(202)一體連接；所述隧道模擬部分(201)為一端封閉，另一端敞口的空心管狀結(jié)構(gòu)；所述隧道滑動(dòng)機(jī)制部分(202)整體為平直板狀結(jié)構(gòu)；所述隧道滑動(dòng)機(jī)制部分(202)的高度大于透明土模型箱(1)的高度；所述隧道模擬部分(201)的敞口端固定在隧道滑動(dòng)機(jī)制部分(202)的板面上；所述隧道滑動(dòng)機(jī)制部分(202)的板面上設(shè)置有與隧道模擬部分(201)內(nèi)腔連通的孔洞；所述隧道滑動(dòng)機(jī)制部分(202)的板端上設(shè)置有與插板槽(103)相配合的凸楞(2021)；所述凸楞(2021)嵌插在對(duì)應(yīng)插板槽(103)中，隧道滑動(dòng)機(jī)制部分(202)將矩形缺口(101)封堵；所述隧道滑動(dòng)機(jī)制部分(202)與側(cè)包板(102)的連接位置處敷設(shè)有透明薄膜(11)；所述隧道模擬部分(201)布置在透明土模型箱(1)的內(nèi)腔中；所述透明土模型箱(1)內(nèi)裝填有透明土；

所述加壓氣缸(5)布置在反力架(3)的橫梁下表面；所述位移傳感器(6)和壓力傳感器(7)布置在壓氣缸(5)上；

所述T型連接件(8)包括相互垂直的水平部和豎直部；所述水平部插入隧道模擬部分(201)的內(nèi)腔中；所述豎直部的上端與加壓氣缸(5)連接，下端與水平部連接；

所述兩臺(tái)工業(yè)相機(jī)(9)分別布置在第三側(cè)板和第四側(cè)板的外側(cè)；所述激光發(fā)射器(10)布置在透明土模型箱(1)下方；

工作時(shí)，激光發(fā)射器(10)在透明土內(nèi)形成透明土散斑場(chǎng)；加壓氣缸(5)通過T型連接件(8)將隧道上浮模擬裝置(2)向上勻速拉動(dòng)；所述工業(yè)相機(jī)(9)持續(xù)記錄透明土散斑場(chǎng)的變化；所述位移傳感器(6)監(jiān)測(cè)隧道上浮模擬裝置(2)的豎向位移；所述壓力傳感器(7)監(jiān)測(cè)隧道上浮模擬裝置(2)向上移動(dòng)時(shí)受到的壓力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隧道上浮過程與土體相互作用的透明土模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述透明土模型箱(1)和隧道上浮模擬裝置(2)采用有機(jī)玻璃制成；所述反力架(3)采用不銹鋼制成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隧道上浮過程與土體相互作用的透明土模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述插板槽(103)內(nèi)涂抹有硅樹脂潤(rùn)滑脂；所述隧道滑動(dòng)機(jī)制部分(202)與透明薄膜(11)的接觸部分涂抹有硅樹脂潤(rùn)滑脂。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隧道上浮過程與土體相互作用的透明土模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述底座(4)包括透明玻璃板(401)和支架(402)；所述支架(402)為豎直放置的U型板；所述透明玻璃板(401)擱置在支架(402)上；所述激光發(fā)射器(10)布置在支架(402)的槽口中。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隧道上浮過程與土體相互作用的透明土模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述透明土的固體顆粒選用球形硅微粉，孔隙流體選用正十二烷和苯甲基硅油混合液；所述球形硅微粉采用不規(guī)則角形硅微粉通過火焰熔融法加工成球形。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隧道上浮過程與土體相互作用的透明土模型試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述透明土的固體顆粒選用無定形硅石粉末，孔隙流體選用正十二烷和5#白礦物油的混合液。