一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，包括反力钢架，反力钢架的底座上有填土箱，填土箱内有隧道模型，隧道模型内有监测装置；箱体底部有注水管；箱体前侧有模型滑轨，模型滑轨上有模型套筒；架杆上有升降装置，升降装置上有加土装置；经加土装置在填土箱内装满土后，将加土装置拆卸，在升降装置上有整体加载装置，整体加载装置下方有多个分体加载装置，分体加载装置置于土层上方；经升降装置带动整体加载装置上下移动，对多个分体加载装置进行增减载荷，模拟对土层进行分区加载和分阶段卸载，经监测装置对土层中的隧道模型产生的压力变化进行监测，该发明专利技术解决现有模拟试验装置不能满足实际工况需求的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置


[0001]本专利技术属于地铁工程领域，尤其涉及一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置。

技术介绍

[0002]近些年在大中型城市越来越多的基坑工程需要在庞大的运营地铁隧道网上方进行开挖施工。为了避免基坑开挖导致下方运营隧道变形和受力过大，危及隧道运营安全，往往对上跨基坑采取分区、分块开挖方式，并配合堆土或配重反压。为了模拟分析上跨基坑开挖卸荷或反压持荷对既有下方运营盾构隧道的影响，设计研发了多套模型试验装置对该工况进行了模型试验分析，但对于土层上方不同区域有不规则建筑物的情况，对不同区域的下压载荷试验方向，目前所研发的模型试验装置均存在对于装置内岩土材料不能分区加载，不能分阶段卸载等一些缺陷；另外，各装置必须先放隧道，后施加荷载使土体固结，与实际工程施工顺序不符；对于隧道模型的变形收敛监测不够完善。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于：为了解决现有模拟试验装置不能满足实际工况需求的问题，而提出的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，包括反力钢架，反力钢架由底座及分别竖向固定在底座四角处的架杆组成；底座上设有一个开口朝上的填土箱，填土箱内有一个前后放置的隧道模型，隧道模型内部设有监测装置；箱体底部设有注水管；箱体前侧设有模型滑轨，模型滑轨上有一个沿前后方向的模型套筒；架杆上设有能上下移动的升降装置，升降装置上设有加土装置；经加土装置在填土箱内装满土后，将加土装置从升降装置上拆卸，在升降装置上竖向设有整体加载装置，整体加载装置下方矩形阵列分布有多个分体加载装置，分体加载装置置于土层上方；经升降装置带动整体加载装置上下移动，对多个分体加载装置进行增减载荷，模拟对土层进行分区加载和分阶段卸载，经监测装置对土层中的隧道模型产生的压力变化进行监测。
[0006]作为上述技术方案的进一步描述：
[0007]所述的填土箱的前侧面由左右两侧的有机玻璃板和中间钢板组成，中间钢板的上下两端均固定在填土箱上，中间钢板中间开有一个圆洞，经圆洞将隧道模型置于填土箱内；中间钢板的前侧铰接有一个门板，门板四个角处均通过螺栓紧固的方式将门板贴紧填土箱，将圆洞关闭。
[0008]作为上述技术方案的进一步描述：
[0009]所述的隧道模型为由多个弧形隧道管片组成的圆筒，箱体后侧上下两端均固定有一个水平钢板，两水平钢板之间固定有一个竖直钢板，竖直钢板前侧中间固定有一个水平千斤顶，水平千斤顶前端固定在隧道模型上。
[0010]作为上述技术方案的进一步描述：
[0011]所述的填土箱的前侧设有一个L形支架，L形支架与竖直钢板之间有一个横杆，横杆置于隧道模型内且与隧道模型同轴心；横杆上圆周均布且前后阵列分布有多个激光测距仪，L形支架、横杆、激光测距仪共同组成监测装置。
[0012]作为上述技术方案的进一步描述：
[0013]所述的模型套筒由多个圆周均布的弯曲板组成，相邻弯曲板之间通过企口缝咬合，模型套筒长度是隧道模型的1.1倍，模型套筒内部直径与隧道模型外部直径相同；模型滑轨为形似倒立鱼腹骨状的钢架，模型套筒置于模型滑轨内。
[0014]作为上述技术方案的进一步描述：
[0015]所述的升降装置由套装在架杆上的空心升降套筒和连接各空心升降套筒的水平横梁滑轨组成；架杆上填土箱高度以上的位置设有锯齿，每个锯齿的上端面平齐，下端面为向上倾斜的斜面；有锯齿的架杆上开有多个竖向等距分布的螺栓孔；空心升降套筒内部在锯齿一侧铰接有一个转动杆，转动杆靠近锯齿的一端铰接有一个压杆，压杆下端置于锯齿之间，压杆上端与转动杆之间连接有一个弹簧。
[0016]作为上述技术方案的进一步描述：
[0017]所述的加土装置包括漏斗支架和漏斗；升降装置上设有可拆卸的漏斗支架，漏斗支架上设有多个矩形阵列分布的漏斗，漏斗上下口均为矩形，漏斗中部有一弯折，该弯折处可恰好卡在漏斗支架上，漏斗随漏斗支架上下移动，漏斗支架边缘设有卡扣，卡扣扣合在对应侧的水平横梁滑轨上，并通过螺栓紧固的方式将漏斗支架固定在升降装置上；漏斗支架中间为矩形阵列分布的多个矩形支架，矩形支架相互之间通过圆套筒连接，圆套筒与矩形支架连接处为转轴，圆套筒可发生转动，圆套筒外侧长杆有一列圆孔，圆套筒内侧长杆端部有一带有弹簧的小钢珠，当圆套筒伸缩时小钢珠可在与小圆孔相遇时弹出，对圆套筒进行限位。
[0018]作为上述技术方案的进一步描述：
[0019]所述的整体加载装置包括十字形滑轨、大型竖向千斤顶和加载板；在升降装置上设有十字形滑轨，十字形滑轨上设有一个能前后左右移动的大型竖向千斤顶，大型竖向千斤顶下方有一个加载板，加载板由上下两个垫板和两垫板之间的多个工字钢组成。
[0020]作为上述技术方案的进一步描述：
[0021]所述的十字形滑轨由镂空圆台及其上插装的两根相互垂直的T形杆组成，T形杆两端均固定有一个C形构件，C形构件经螺栓固定连接在对应侧的水平横梁滑轨上；大型竖向千斤顶上端固定在镂空圆台下方。
[0022]作为上述技术方案的进一步描述：
[0023]所述的分体加载装置包括小型竖向千斤顶、可变形承压装置和分隔板；加载板下端面矩形阵列分布有多个小型竖向千斤顶，每个小型竖向千斤顶下方均有一个可变形承压装置；每个可变形承压装置上均有一个方框形的分隔板，分隔板将对应的小型竖向千斤顶包裹在内，相邻的分隔板之间通过螺栓紧固连接；所述可变形承压装置包括有上部矩形钢板，上部矩形钢板正下方有一个下部矩形钢板，在竖直方向上，下部矩形钢板的顶点分别置于上部矩形钢板边长的中间，下部矩形钢板的四条边上均铰接有一个三角形的转动钢板，转动钢板转动至水平位置时，下部矩形钢板和四个转动钢板共同组成一个和上部矩形钢板
等大的钢板；每个转动钢板的上端面上均通过球铰链连接有一个伸缩杆，伸缩杆的上端均固定在上部矩形钢板上，上部钢板、伸缩杆和下部钢板和转动钢板共同组成可变形承压装置。可变形承压装置的伸缩杆的外缘面与球铰链一端的内缘面为螺纹配合。
[0024]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0025](1)可变形承压装置可以与上方小型竖向千斤顶耦合联动，精确对下方土体施加连续变化的压力，可实现下方土体连续加载过程，更真实反映现场实际工程的受力状态。
[0026](2)隧道模型可在模型套筒以及模型滑轨的帮助下通过钢板留有的圆形孔洞，从而进入已经装满土或砂并且施加压力的填土箱中。
[0027](3)漏斗以及漏斗支架可大幅简化向箱内填土步骤，仅需向漏斗中添加土或砂即可，需要时可替换不同口径的漏斗，以及调整漏斗高度，这样一来可以精确控制不同分区土或砂的种类及密实度，进而可以模拟均匀地层或非均匀地层。
[0028](4)本专利技术装置不仅能模拟隧道模型上方任意区域或多个区域同步开挖或反压的工况，并且各区域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，包括反力钢架，所述的反力钢架由底座(1)及分别竖向固定在底座(1)四角处的架杆(2)组成；底座(1)上设有一个开口朝上的填土箱(3)，填土箱(3)内有一个前后放置的隧道模型(4)，隧道模型(4)内部设有监测装置；箱体底部设有注水管(5)；箱体前侧设有模型滑轨(9)，模型滑轨(9)上有一个沿前后方向的模型套筒(10)；架杆(2)上设有能上下移动的升降装置(11)，升降装置(11)上设有加土装置；经加土装置在填土箱(3)内装满土后，将加土装置从升降装置(11)上拆卸，在升降装置(11)上竖向设有整体加载装置，整体加载装置下方矩形阵列分布有多个分体加载装置，分体加载装置置于土层上方；经升降装置(11)带动整体加载装置上下移动，对多个分体加载装置进行增减载荷，模拟对土层进行分区加载和分阶段卸载，经监测装置对土层中的隧道模型(4)产生的压力变化进行监测。2.根据权利要求1所述的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，所述的填土箱(3)的前侧面由左右两侧的有机玻璃板(24)和中间钢板(25)组成，中间钢板(25)的上下两端均固定在填土箱(3)上，中间钢板(25)中间开有一个圆洞，经圆洞将隧道模型(4)置于填土箱(3)内；中间钢板(25)的前侧铰接有一个门板(26)，门板(26)四个角处均通过螺栓紧固的方式将门板(26)贴紧填土箱(3)，将圆洞关闭。3.根据权利要求1所述的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，所述的隧道模型(4)为由多个弧形隧道管片组成的圆筒，箱体后侧上下两端均固定有一个水平钢板(6)，两水平钢板(6)之间固定有一个竖直钢板(7)，竖直钢板(7)前侧中间固定有一个水平千斤顶(8)，水平千斤顶(8)前端固定在隧道模型(4)上。4.根据权利要求1所述的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，所述的填土箱(3)的前侧设有一个L形支架(27)，L形支架(27)与竖直钢板(7)之间有一个横杆(28)，横杆(28)置于隧道模型(4)内且与隧道模型(4)同轴心；横杆(28)上圆周均布且前后阵列分布有多个激光测距仪(29)，L形支架(27)、横杆(28)、激光测距仪(29)共同组成监测装置。5.根据权利要求1所述的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，所述的模型套筒(10)由多个圆周均布的弯曲板(30)组成，相邻弯曲板(30)之间通过企口缝咬合，模型套筒(10)长度是隧道模型(4)的1.1倍，模型套筒(10)内部直径与隧道模型(4)外部直径相同；模型滑轨(9)为形似倒立鱼腹骨状的钢架，模型套筒(10)置于模型滑轨(9)内。6.根据权利要求1所述的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，所述的升降装置(11)由套装在架杆(2)上的空心升降套筒(36)和连接各空心升降套筒(36)的水平横梁滑轨(37)组成；架杆(2)上填土箱(3)高度以上的位置设有锯齿(38)，每个锯齿(38)的上端面平齐，下端面为向上倾斜的斜面；有锯齿(38)的架杆(2)上开有多个竖向等距分布的螺栓孔(39)；空心升降套筒(36)内部在锯齿(38)一侧铰接有一个转动杆(40)，转动杆(40)靠近锯齿(38)的一端铰接有一个压杆(41)，压杆(...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺云宏，冯虎，常瑞成，田帅，王文彬，李明宇，郭晓东，蔺永梅，王健，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：