一种高地应力软岩隧道室内模型试验设备及系统技术方案

一种高地应力软岩隧道室内模型试验设备及系统，属于隧道试验设备领域。高地应力软岩隧道室内模型试验设备包括：用于固定岩体的试验台架，试验台架设置有容纳空间。高地应力软岩隧道室内模型试验设备还包括提供加载于岩体的作用力的加载工具。高地应力软岩隧道室内模型试验设备还包括测量工具。测量工具包括相互匹配的测量仪和数据处理仪。测量仪用以测量岩体的围岩区域的应力、应变中的一种或两种，数据处理仪包括接受并存储测量仪反馈的测量数据的存储装置。高地应力软岩隧道室内模型试验设备可以用于模拟地下工程问题中常遇到具有各种分布特征的初始地应力，且简单实用的原则，在能满足精度需要的前提下，做到通用性高及可重复利用性好的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高地应力软岩隧道室内模型试验设备及系统
本技术涉及隧道试验设备领域，具体而言，涉及一种高地应力软岩隧道室内模型试验设备及系统。
技术介绍
高地应力软岩隧道室内模型试验设备是物理模型试验的另外一项重要内容。地下工程问题中常遇到具有各种分布特征的初始地应力，良好的模型试验台架要求能够通过简单的操作就可以模拟出这些特征，满足试验后续步骤的开展及结果测量的需要。现有的模拟设备结构相对比较复杂，且不便操作、增加了试验难度。
技术实现思路
在本技术的第一方面，提供了一种高地应力软岩隧道室内模型试验设备，以用于研究高地应力地区隧道施工中围岩变形特征。在本技术的第二方面，提供了一种高地应力软岩隧道室内模型试验系统，以满足高地应力环境的模拟需求，且其具有加载灵活、状态稳定的优点。本技术是这样实现的：一种高地应力软岩隧道室内模型试验设备，其用于模拟隧道开挖过程中岩体的围岩区域所受作用力下的变形特征。高地应力软岩隧道室内模型试验设备包括：被配置为固定岩体的试验台架，试验台架设置有容纳空间，容纳空间被配置为容纳岩体.加载工具，加载工具被配置为提供加载于岩体的作用力.测量工具，测量工具包括相互匹配的测量仪和数据处理仪，测量仪被配置为测量岩体的围岩区域的应力、应变中的一种或两种，数据处理仪包括接受并存储测量仪反馈的测量数据的存储装置。在较佳的一个示例中，试验台架为框架结构。在较佳的一个示例中，试验台架由钢材制作而成。在较佳的一个示例中，钢材为角钢。在较佳的一个示例中，加载工具包括加载组件，加载组件包括相互匹配的拉杆和加载螺栓，拉杆被配置为穿设岩体相对的两侧面、且拉杆的两端伸出岩体外分别与一个加载螺栓匹配连接。在较佳的一个示例中，加载工具包括三个加载组件，三个加载组件呈三维正交布置。在较佳的一个示例中，每个加载组件中的拉杆数量为四根、且以矩形的方式布置。在较佳的一个示例中，测量仪还包括连接于位于岩体内的拉杆的部分的应变测量传感器。在较佳的一个示例中，测量仪还包括测量岩体内的应力的压力测量传感器，压力测量传感器被配置为设置在岩体内的目标测量点。一种高地应力软岩隧道室内模型试验系统，包括前述的高地应力软岩隧道室内模型试验设备。上述方案的有益效果：本技术提供的高地应力软岩隧道室内模型试验设备及系统采用相似原理并结合实际的工程特点，可以模拟实际的隧道开挖过程中岩体在作用力下发生的应力、应变中的一种或两种特性，从而为隧道开挖工程提供数据支持，提高隧道开挖的效率和安全性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本技术实施例提供的高地应力软岩隧道室内模型试验设备中的试验台架的结构示意图；图2示出了本技术实施例提供的高地应力软岩隧道室内模型试验设备中的应变块的结构示意图；图3示出了本技术实施例提供的高地应力软岩隧道室内模型试验设备中的设置有垫板的加载螺栓的配合结构的第一视角示意图；图4示出了本技术实施例提供的高地应力软岩隧道室内模型试验设备中的设置有垫板的加载螺栓的配合结构的第二视角示意图；图5示出了本技术实施例提供的高地应力软岩隧道室内模型试验设备中的位移测量装置与铁丝网的配合结构示意图。图标：100-试验台架；101-角钢；102-容纳空间；200-应变块；202-应变片；201-尼龙块；300-垫板；303-通孔；108-第一叠区；301-螺母；302-第一端；501-衬砌；502-铝管。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本技术中，在不矛盾或冲突的情况下，本技术的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本技术中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本技术公开的内容自制。在本技术中，为了突出本技术的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。地下工程(如开挖隧道)问题中常遇到具有各种分布特征的初始地应力，良好的模型试验装置能够满足通过简单的操作就可以模拟出上述特征，以达到试验后续步骤的顺序开展及满足结果测量的需要。另外，测量工具也要根据简单实用的原则，在能满足精度需要的前提下，尽可能地做到通用性高及可重复利用性好。基于前述的内容，本技术提出了一种高地应力软岩隧道室内模型试验设备，并且通过先加载外力，后开挖的方式进行试验，以便模拟隧道分布开挖过程。本实施例提供了一种高地应力软岩隧道室内模型试验设备，是一种三维试验设备。高地应力软岩隧道室内模型试验设备依据相似原理并结合实际工程特点设计而成，其可用于研究高地应力地区隧道施工中围岩变形特征。高地应力软岩隧道室内模型试验设备包括加载工具和测量工具以及如图1所示的试验台架100。其中，试验台架100被用于固定待模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高地应力软岩隧道室内模型试验设备，用于模拟隧道开挖过程中岩体在受作用力下的变形特征，其特征在于，所述高地应力软岩隧道室内模型试验设备包括：被配置为固定所述岩体的试验台架，所述试验台架设置有容纳空间，所述容纳空间被配置为容纳所述岩体；加载工具，所述加载工具被配置为提供加载于所述岩体的作用力；测量工具，所述测量工具包括相互匹配的测量仪和数据处理仪，所述测量仪被配置为测量所述岩体的围岩区域的应力、应变中的一种或两种，所述数据处理仪包括接受并存储所述测量仪反馈的测量数据的存储装置。

【技术特征摘要】
1.一种高地应力软岩隧道室内模型试验设备，用于模拟隧道开挖过程中岩体在受作用力下的变形特征，其特征在于，所述高地应力软岩隧道室内模型试验设备包括：被配置为固定所述岩体的试验台架，所述试验台架设置有容纳空间，所述容纳空间被配置为容纳所述岩体；加载工具，所述加载工具被配置为提供加载于所述岩体的作用力；测量工具，所述测量工具包括相互匹配的测量仪和数据处理仪，所述测量仪被配置为测量所述岩体的围岩区域的应力、应变中的一种或两种，所述数据处理仪包括接受并存储所述测量仪反馈的测量数据的存储装置。2.根据权利要求1所述的高地应力软岩隧道室内模型试验设备，其特征在于，所述试验台架为框架结构。3.根据权利要求1所述的高地应力软岩隧道室内模型试验设备，其特征在于，所述试验台架由钢材制作而成。4.根据权利要求3所述的高地应力软岩隧道室内模型试验设备，其特征在于，所述钢材为角钢。5.根据权利要求1至4中任一项所述的高地应力软岩隧道室内模型试验设备，其特征在于，所述加载工具包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志敏，任益，付金庸，冯亚松，薛智文，刘德学，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：新型
国别省市：甘肃,62