一种地应力智能加载控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种地应力智能加载控制系统及方法，系统包括施加地应力场的执行件和控制系统，施加地应力场的执行件包括试验模型箱内部四周的水平土压加载油缸，以及加载板顶部的竖向土压加载油缸；施加地应力场的控制系统为连接所有油缸的计算机控制系统；试验加载时，根据实际工程条件计算与勘探获得的地应力数据，操作计算机控制系统独立控制水平土压加载油缸与竖向土压加载油缸对加载板施加力，实现水平土压与竖向土压的加载。本发明专利技术提供了一种操作简单，现场使用方便的地应力智能加载控制技术，实验者可灵活调整控制系统，达到在室内模型试验施加准确地应力的工程目标。内模型试验施加准确地应力的工程目标。内模型试验施加准确地应力的工程目标。

【技术实现步骤摘要】
一种地应力智能加载控制系统及方法


[0001]本专利技术属于隧道工程试验装置
，具体涉及一种地应力智能加载控制系统及方法。

技术介绍

[0002]随着我国基建的迅猛发展，隧道工程作为交通的关键节点，在建设过程将不断会碰到穿越活动断裂带、高烈度地震区等不良地质地区的困难。而目前理论分析与数值模拟为隧道工程的施工提供的参考价值有限，缺少真正意义上的工程运用与实践操作，所以十分需要根据实际工程条件设计的室内模型试验来对工程进行模拟。
[0003]而目前室内试验模型在场地地应力方面无法还原实际工程，这将导致试验结果不可避免出现偏差，对于实际工程应用效果大大折减。

技术实现思路

[0004]为使隧道工程室内试验更加接近工程实际条件，以此为工程施工提供更加可靠准确的参考价值，本专利技术提供一种地应力智能加载控制系统及方法。
[0005]本专利技术的一种地应力智能加载控制系统，包括施加地应力场的执行件和控制系统，施加地应力场的执行件包括试验模型箱内部四周的水平土压加载油缸，以及加载板顶部的竖向土压加载油缸，即是地应力场的三维应力；施加地应力场的控制系统为连接所有油缸的计算机控制系统，计算机控制系统独立控制水平土压加载油缸与竖向土压加载油缸对加载板施加力。
[0006]本专利技术的一种地应力智能加载控制方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：在试验台上安装试验模型箱，试验模型箱内部四周安装加载板，加载板和试验模型箱之间按特定间距安装水平土压加载油缸；在加载板内装填土体并在土体上部安装加载板。
[0008]步骤2：试验模型箱顶部安装反力架，在反力架上安装均匀分布的竖向土压加载油缸。
[0009]步骤3：调节水平土压加载油缸与竖向土压加载油缸的球铰顶头，防止加载偏置拉伤油缸。
[0010]步骤4：试验加载前检查装置，通过计算机控制系统独立控制水平土压加载油缸与竖向土压加载油缸对加载板施加力，进而作用于土体实现地应力的三维应力的施加和控制。
[0011]进一步的，水平土压加载油缸与竖向土压加载油缸进行分段式多点加载。
[0012]进一步的，水平土压加载油缸分为前后水平土压加载油缸和左右水平土压加载油缸，前后和左右的水平土压是独立加载和控制的。
[0013]本专利技术的有益技术效果为：
[0014]本专利技术能够根据实际工程条件给室内模型试验施加准确的地应力条件。通过在室
内模型箱四周箱板以一定间距安装水平加载油缸，在模型箱顶部加载梁上安装分布均匀的竖向加载油缸，油缸安装方式保证了系统支持分段式多点加载；后续试验加载阶段，根据实际工程条件计算与勘探获得的地应力数据，操作计算机独立控制水平加载液压油缸与竖向加载液压油缸，实现水平土压与竖向土压的加载，达到在室内模型试验施加准确地应力的工程目标。
附图说明
[0015]图1为试验模型箱整体示意图；
[0016]图2为水平土压加载示意图；
[0017]图3为竖向土压加载示意图。
[0018]图4为液压加载油缸示意图。
[0019]图中：1
‑
计算机控制系统、2
‑
试验模型箱、3
‑
水平土压加载油缸、4
‑
反力架、5
‑
竖向土压加载油缸、6
‑
球铰顶头。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施方法对本专利技术做进一步详细说明。
[0021]本专利技术的一种地应力智能加载控制系统，包括施加地应力场的执行件和控制系统。施加地应力场的执行件如图1所示，包括试验模型箱2内部四周的水平土压加载油缸3(如图2所示)和加载板顶部的竖向土压加载油缸5(如图3所示)。水平土压加载油缸3分为前后水平土压加载油缸和左右水平土压加载油缸，前后和左右的水平土压是独立加载和控制的。加载油缸(如图4所示)专门设计，内摩擦力小，出力均匀稳定，油缸前端为球铰顶头6，防止加载板偏置时拉伤油缸。
[0022]施加地应力场的控制系统为连接所有油缸的计算机控制系统1，计算机控制系统1独立控制水平土压加载与竖向土压加载。
[0023]本专利技术的一种地应力智能加载控制方法，包括以下步骤：
[0024]步骤1：在试验台上安装试验模型箱2，试验模型箱2内部四周安装加载板，加载板和试验模型箱2之间按特定间距安装水平土压加载油缸3；在加载板内装填土体并在土体上部安装加载板。
[0025]步骤2：试验模型箱2顶部安装反力架4，在反力架4上安装均匀分布的竖向土压加载油缸5。
[0026]步骤3：调节水平土压加载油缸3与竖向土压加载油缸5的球铰顶头6，防止加载偏置拉伤油缸。
[0027]步骤4：试验加载前检查装置，通过计算机控制系统1独立控制水平土压加载油缸3与竖向土压加载油缸5对加载板施加力，进而作用于土体实现地应力的三维应力的施加和控制。
[0028]进一步的，水平土压加载油缸3与竖向土压加载油缸5进行分段式多点加载。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地应力智能加载控制系统，其特征在于，包括施加地应力场的执行件和控制系统，施加地应力场的执行件包括试验模型箱(2)内部四周的水平土压加载油缸(3)，以及加载板顶部的竖向土压加载油缸(5)；施加地应力场的控制系统为连接所有油缸的计算机控制系统(1)，计算机控制系统(1)独立控制水平土压加载油缸(3)与竖向土压加载油缸(5)对加载板施加力。2.一种地应力智能加载控制方法，其特征在于，使用如权利要求1所述的地应力智能加载控制系统，具体包括以下步骤：步骤1：在试验台上安装试验模型箱(2)，试验模型箱(2)内部四周安装加载板，加载板和试验模型箱(2)之间按特定间距安装水平土压加载油缸(3)；在加载板内装填土体并在土体上部安装加载板；步骤2：试验模型箱(2)顶部...

【专利技术属性】
技术研发人员：何川，耿萍，王琦，王天强，谷文琦，张迎宾，姚超凡，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：