[發明專利]超重力場開挖面失穩模擬系統和模擬方法

在審

• 申請號: 202210565667.0
• 申請日: 2022-05-23
• 公開（公告）號: CN115169019A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 王愛霞;徐千軍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廉世坤

1.一種超重力場開挖面失穩模擬系統，其特征在于，包括：

離心機，所述離心機上具有離心位，以便于提供超重力場模擬環境；

箱體，所述箱體設置在所述離心位上，所述箱體具有容納腔；

土層，所述土層填充在所述容納腔內；

開挖面模擬組件，所述開挖面模擬組件包括支撐件、開挖模擬面板和驅動件，所述支撐件設置在所述土層的預設深度，所述支撐件與所述箱體之間形成模擬開挖通道，所述支撐件具有開口端，所述開挖模擬面板具有初始位置和預設位置，在所述初始位置，所述開挖模擬面板設置在所述開口端，且所述驅動件與所述開挖模擬面板相連以便驅動所述開挖模擬面板沿所述模擬開挖通道的長度方向移動；

位移采集系統，用于監測在所述開挖模擬面板移動過程中所述土層在失穩狀態下的變形情況。

2.根據權利要求1所述的超重力場開挖面失穩模擬系統，其特征在于，所述支撐件包括支撐板，所述支撐板、所述箱體的側壁和所述箱體的底壁形成所述模擬開挖通道，所述箱體具有沿所述模擬開挖通道的長度方向相對設置的第一側壁和第二側壁，所述支撐件與所述第一側壁相連，所述開口端距所述第二側壁的距離不小于10cm。

3.根據權利要求1所述的超重力場開挖面失穩模擬系統，其特征在于，所述驅動件為絲杠組件或液壓缸。

4.根據權利要求3所述的超重力場開挖面失穩模擬系統，其特征在于，所述液壓缸包括缸體、活塞、活塞桿及液壓系統，所述活塞設置在缸體內，所述活塞桿的一端與所述活塞相連，所述活塞桿的另一端與所述開挖模擬面板相連，所述液壓系統與所述缸體相連，所述缸體設置在所述模擬開挖通道內，且所述缸體與所述箱體相連，所述缸體上具有通氣孔，所述缸體具有沿所述模擬開挖通道的長度方向依次設置的預留段和配合段，所述預留段靠近所述開挖模擬面板設置，所述活塞可移動地設置在所述配合段內，所述通氣孔設置在所述預留段上，所述液壓系統的油路與所述配合段連通；

可選地，所述液壓系統包括液壓管道、三通閥、油箱、油泵和電磁閥，所述液壓管道的一端與所述配合段連通，所述三通閥具有第一閥口、第二閥口和第三閥口，所述第一閥口與所述液壓管道相連，所述第二閥口與所述油泵相連，所述第三閥口與所述油箱相連，所述電磁閥設置在所述第三閥口與所述油箱之間。

5.根據權利要求4所述的超重力場開挖面失穩模擬系統，其特征在于，所述液壓缸的壓強為0-16MPa，所述活塞的行程為53mm-64mm，所述缸體的長度為92mm-105mm，所述缸體的直徑為74mm-85mm。

6.根據權利要求1所述的超重力場開挖面失穩模擬系統，其特征在于，所述開挖面模擬組件還包括滾動件，所述滾動件的一部分與所述開挖模擬面板的下端相連，所述滾動件的另一部分與所述箱體的底壁可轉動地抵接。

7.根據權利要求6所述的超重力場開挖面失穩模擬系統，其特征在于，所述滾動件包括滾輪和安裝架，所述滾輪可轉動地設置在安裝架上，所述安裝架與所述開挖模擬面板的下端相連，所述滾輪與所述箱體的底壁可轉動地抵接。

8.根據權利要求1-7中任一項所述的超重力場開挖面失穩模擬系統，其特征在于，還包括地下模型結構，所述地下模型結構的至少一部分設置在在所述土層內，所述地下模型結構設置在所述開挖面模擬組件的上方。

9.根據權利要求1-7中任一項所述的超重力場開挖面失穩模擬系統，其特征在于，所述箱體的至少一個側壁為透明板，所述位移采集系統包括攝像設備，所述攝像設備設置在所述離心機上，所述攝像設備與所述透明板相對布置。

10.根據權利要求1-7中任一項所述的超重力場開挖面失穩模擬系統，其特征在于，所述離心機包括離心機本體、離心架和放置籃筐，所述離心架設置在所述離心機本體上，所述放置籃筐設置在所述離心架上，所述箱體設置在所述放置籃筐內，所述離心位設置在所述放置籃筐上。