本發(fā)明涉及隧道實驗裝置，特別涉及一種隧道力學特性試驗裝置。

背景技術(shù)：

1、隧道為地層中的結(jié)構(gòu)物，隧道的建設安全一直以來都是重中之重，因此揭示隧道變形時空特性，對科學評價隧道穩(wěn)定性，采取相應變形控制措施具有重要意義。

2、由于現(xiàn)場試驗成本高且費時費力，且無法直觀的對隧道進行特定應力狀態(tài)、復雜應力狀態(tài)下力學響應進行測試，因此多采用隧道的實驗裝置或平臺進行模擬實驗，現(xiàn)有的隧道實驗裝置通常能夠仿真還原現(xiàn)實中的圓弧形混凝土隧道的襯砌結(jié)構(gòu)形態(tài)，并且以施加反力于襯砌結(jié)構(gòu)上，以模擬隧洞巖石對襯砌結(jié)構(gòu)的壓力，并且于襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)設置力學傳感器，隨反力結(jié)構(gòu)的施壓以檢測建設后的襯砌結(jié)構(gòu)應力狀態(tài)。

3、然而現(xiàn)實中隧洞巖石與隧道襯砌結(jié)構(gòu)之間接觸并不密實，會存在諸多孔洞，因而導致巖石與襯砌結(jié)構(gòu)接觸的應力與不接觸時的應力存在差異，現(xiàn)有的隧道實驗平臺往往忽略該應力的差異，難以模擬實際中存在孔洞處的襯砌結(jié)構(gòu)應力狀態(tài)，也無法模擬多孔洞的位置多樣化狀態(tài)下襯砌結(jié)構(gòu)的應力狀態(tài)，因此難以切實的反應真實的特性復雜力學響應。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種隧道力學特性試驗裝置，能夠切實的模擬襯砌結(jié)構(gòu)復雜的應力狀態(tài)。

2、本發(fā)明提供了一種隧道力學特性試驗裝置，包括襯砌結(jié)構(gòu)，多個力學傳感器、反力支撐板、多個反力加壓組件，襯砌結(jié)構(gòu)連接于底座上，多個力學傳感器均勻的分布于襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)，反力支撐板與襯砌結(jié)構(gòu)形狀相同且半徑大于襯砌結(jié)構(gòu)，反力支撐板套設于襯砌結(jié)構(gòu)外且兩者同軸，反力支撐板的底部與底座固定連接，多個反力加壓組件連接于反力支撐板與襯砌結(jié)構(gòu)之間，用以給襯砌結(jié)構(gòu)施壓，多個反力加壓組件的位置能任意調(diào)節(jié)。

3、較佳地，位于襯砌結(jié)構(gòu)的其中一端面設置有掌子面，掌子面設置于襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)輪廓斷面內(nèi)。

4、較佳地，襯砌結(jié)構(gòu)與底座之間還設置有反力支撐座，反力支撐座用以支撐襯砌結(jié)構(gòu)，以模擬現(xiàn)實中隧道襯砌結(jié)構(gòu)受擠壓后發(fā)生沉降的狀態(tài)。

5、較佳地，多個力學傳感器分布于襯砌結(jié)構(gòu)厚度的內(nèi)側(cè)弧面、中部以及靠近反力支撐板的外側(cè)弧面上，以實現(xiàn)對襯砌結(jié)構(gòu)的應力實現(xiàn)均勻且精確的檢測。

6、較佳地，所述反力加壓組件包括第一液壓缸，所述第一液壓缸包括固定部和伸縮部，所述固定部的端部均連接有弧面的抵板，所述抵板與襯砌結(jié)構(gòu)的外弧壁相緊貼，所述抵板與第一液壓缸為可拆卸連接，通過更換大小不同的抵板通過改變空載面積的大小以模擬不同的襯砌結(jié)構(gòu)背后空洞情況下隧道的力學狀態(tài)。

7、較佳地，反力支撐座包括支撐座本體，支撐座本體的中部沿豎向開設有容納槽，容納槽的底部設置有用以升降襯砌結(jié)構(gòu)的多個第二液壓缸，襯砌結(jié)構(gòu)的底部置于容納槽內(nèi)并與第二液壓缸的伸縮部相連接。

8、較佳地，底座位于襯砌結(jié)構(gòu)的中部位置沿襯砌結(jié)構(gòu)的軸向延伸方向固定連接有滑軌，滑軌上設置有滑塊，滑塊的上方設置有用于觀察襯砌結(jié)構(gòu)于加壓狀態(tài)下是否存在開裂或形變的監(jiān)測器。

9、較佳地，掌子面包括巖土體或石塊混凝土。

10、較佳地，還包括設置于襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼架，鋼架與襯砌結(jié)構(gòu)之間設置有多個位移千分表，用以監(jiān)測襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)弧面典型的斷面位移。

11、較佳地，反力支撐板為鋼板。

12、較佳地，還包括動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用以對各力學傳感器的數(shù)據(jù)進行收集和分析。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：通過設置的力學傳感器以實時監(jiān)測襯砌結(jié)構(gòu)在復雜受荷狀態(tài)下、不同部位的拉壓狀態(tài)，為評價隧道穩(wěn)定性、安全措施的提出提供基礎數(shù)據(jù)，其數(shù)量為多個，使得襯砌結(jié)構(gòu)的復雜應力檢測更為全面、獲取的數(shù)據(jù)更為精確，同時，通過設置的多個反力加壓組件部分與襯砌結(jié)構(gòu)接觸并加壓，以模擬實際中巖石與隧道的襯砌結(jié)構(gòu)相接觸，而未接觸到的部分以模擬現(xiàn)實中所存在的孔洞，從而來實現(xiàn)該實驗裝置的擬真性，具體的，反力加壓組件用以借助反力支撐板的支撐以模擬隧道均布受力或應力集中等復雜的受荷狀態(tài)，通過調(diào)整壓力大小以模擬隧道處于不同埋置深度下所受到的圍巖壓力，其中通過限定各反力加壓組件的位置可調(diào)節(jié)，可用于模擬實際中不同位置、大小的孔洞，切實的模擬襯砌結(jié)構(gòu)復雜的應力狀態(tài)。

技術(shù)特征：

1.一種隧道力學特性試驗裝置，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種隧道力學特性試驗裝置，其特征在于，位于襯砌結(jié)構(gòu)(1)的其中一端面設置有掌子面(6)，所述掌子面(6)設置于襯砌結(jié)構(gòu)(1)的內(nèi)輪廓斷面內(nèi)。

3.如權(quán)利要求2所述的一種隧道力學特性試驗裝置，其特征在于，所述襯砌結(jié)構(gòu)(1)與底座(2)之間還設置有反力支撐座(7)，所述反力支撐座(7)用以支撐所述襯砌結(jié)構(gòu)(1)，以模擬現(xiàn)實中隧道襯砌結(jié)構(gòu)(1)受擠壓后發(fā)生沉降的狀態(tài)。

4.如權(quán)利要求1所述的一種隧道力學特性試驗裝置，其特征在于，多個所述力學傳感器(3)分布于襯砌結(jié)構(gòu)(1)厚度的內(nèi)側(cè)弧面、中部以及靠近所述反力支撐板(4)的外側(cè)弧面上，以實現(xiàn)對襯砌結(jié)構(gòu)(1)的應力實現(xiàn)均勻且精確的檢測。

5.如權(quán)利要求4所述的一種隧道力學特性試驗裝置，其特征在于，所述反力加壓組件(5)包括第一液壓缸(51)，所述第一液壓缸(51)包括固定部和伸縮部，所述固定部的端部均連接有弧面的抵板(52)，所述抵板(52)與襯砌結(jié)構(gòu)(1)的外弧壁相緊貼，所述抵板(52)與第一液壓缸(51)為可拆卸連接，通過更換大小不同的抵板(52)通過改變空載面積的大小以模擬不同的襯砌結(jié)構(gòu)(1)背后空洞情況下隧道的力學狀態(tài)。

6.如權(quán)利要求3所述的一種隧道力學特性試驗裝置，其特征在于，所述反力支撐座(7)包括支撐座本體(71)，所述支撐座本體(71)的中部沿豎向開設有容納槽(711)，所述容納槽(711)的底部設置有用以升降襯砌結(jié)構(gòu)(1)的多個第二液壓缸(72)，所述襯砌結(jié)構(gòu)(1)的底部置于所述容納槽(711)內(nèi)并與所述第二液壓缸(72)的伸縮部相連接。

7.如權(quán)利要求1所述的一種隧道力學特性試驗裝置，其特征在于，所述底座(2)位于所述襯砌結(jié)構(gòu)(1)的中部位置沿襯砌結(jié)構(gòu)(1)的軸向延伸方向固定連接有滑軌(8)，所述滑軌(8)上設置有滑塊(81)，滑塊(81)的上方設置有用于觀察襯砌結(jié)構(gòu)(1)于加壓狀態(tài)下是否存在開裂或形變的監(jiān)測器(9)。

8.如權(quán)利要求2所述的一種隧道力學特性試驗裝置，其特征在于，所述掌子面(6)包括巖土體或石塊混凝土。

9.如權(quán)利要求5所述的一種隧道力學特性試驗裝置，其特征在于，還包括設置于所述襯砌結(jié)構(gòu)(1)內(nèi)的鋼架(11)，所述鋼架(11)與襯砌結(jié)構(gòu)(1)之間設置有多個位移千分表(12)，用以監(jiān)測襯砌結(jié)構(gòu)(1)內(nèi)弧面典型的斷面位移。

10.如權(quán)利要求1所述的一種隧道力學特性試驗裝置，其特征在于，還包括動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(10)，用以對各力學傳感器(3)的數(shù)據(jù)進行收集和分析。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及隧道實驗裝置技術(shù)領域，公開了一種隧道力學特性試驗裝置，包括連接于底座上的襯砌結(jié)構(gòu)，還包括：多個力學傳感器、反力支撐板、多個反力加壓組件，均勻的分布于襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)，反力支撐板與襯砌結(jié)構(gòu)形狀相同且半徑大于襯砌結(jié)構(gòu)，反力支撐板套設于襯砌結(jié)構(gòu)外且兩者同軸，反力支撐板的底部與底座固定連接，多個反力加壓組件連接于反力支撐板與襯砌結(jié)構(gòu)之間，用以給襯砌結(jié)構(gòu)施壓，多個反力加壓組件的位置能任意調(diào)節(jié)。本發(fā)明能夠切實的模擬襯砌結(jié)構(gòu)復雜的應力狀態(tài)。

技術(shù)研發(fā)人員：姚志雄,何嘉瑋,王剛,陳希茂,鄭國文,陳軍浩,吳波,詹金武,徐云山,劉夢飛
受保護的技術(shù)使用者：福建理工大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30