跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例提供跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估方法及装置，涉及隧道抗震韧性评估领域。跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估装置，包括：固定箱，所述固定箱的一侧固定连接有PLC控制器，所述固定箱的内腔开设有配合腔，所述固定箱靠近配合腔的一侧设置有升降组件；所述升降组件远离配合腔的一侧分别固定连接有与固定箱配合使用的顶座和底座，所述顶座远离固定箱的一侧固定连接有支架，且支架上设置有采样组件。该跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估方法及装置，基于灵活采样和精准计算相结合的方式，实现对当前隧道建设的活动断裂带掩土层进行大范围全面采样效果，提高活动断裂带掩土层采样数据和抗震韧性评估结果精准度。采样数据和抗震韧性评估结果精准度。采样数据和抗震韧性评估结果精准度。

【技术实现步骤摘要】
跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估方法及装置


[0001]本申请涉及隧道抗震韧性评估
，具体而言，涉及跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估方法及装置。

技术介绍

[0002]随着我国基础建设的快速发展，公路、铁路隧道及地下铁道工程经常遇到穿越地震活动断裂带的问题，隧道通过地震活动断裂区时，结构强度必须具有承受断层活动错位的能力，满足大震不塌、震后可修的安全要求，断层是十分普遍的一种地质构造，指当岩层受力发生割裂，破裂面两侧的岩块沿着断裂面发生明显位移错动的断裂结构。
[0003]隧道在修建过程中，会跨越活动断裂带，为了验证当前活动断裂带是否适合建设隧道，会对当前活动断裂带进行抗震韧性评估处理，且一般由人工对活动断裂带掩土层进行小范围采样操作，故而，得到的活动断裂带掩土层采样数据不全面，影响活动断裂带抗震韧性评估的最终效果，精准度低下。

技术实现思路

[0004]本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估方法及装置，不能基于灵活采样和精准计算相结合的方式，对当前隧道建设的活动断裂带掩土层进行大范围全面采样操作，导致活动断裂带掩土层采样数据和抗震韧性评估结果精准度低下。
[0005]根据本申请实施例的跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估装置，包括：固定箱，所述固定箱的一侧固定连接有PLC控制器，所述固定箱的内腔开设有配合腔，所述固定箱靠近配合腔的一侧设置有升降组件；所述升降组件远离配合腔的一侧分别固定连接有与固定箱配合使用的顶座和底座，所述顶座远离固定箱的一侧固定连接有支架，且支架上设置有采样组件。
[0006]根据本申请的一些实施例，所述升降组件包括步进电机，所述步进电机固定在固定箱靠近配合腔的外侧，所述步进电机的输出轴固定连接有转杆且转杆的中心处设置有与配合腔配合使用的驱动齿轮，所述驱动齿轮的两侧分别啮合有与配合腔配合使用的第一齿条板和第二齿条板，所述固定箱、第一齿条板和第二齿条板相向的一侧开设有锁止槽且其中两组锁止槽的内腔螺纹连接有锁止销，所述固定箱的四周均固定连接有滑筒且滑筒的上下两侧均滑动连接有与顶座和底座固定配合的光杆。
[0007]根据本申请的一些实施例，所述采样组件包括Z轴电动滑轨，两组所述Z轴电动滑轨设置在支架的内侧，两组所述Z轴电动滑轨的表壁滑动连接有Z轴电动滑轨滑座且Z轴电动滑轨滑座的内侧设置有X轴电动滑轨，所述X轴电动滑轨的表面滑动连接有X轴电动滑轨滑座且X轴电动滑轨滑座的顶部固定连接有驱动电机，所述驱动电机的两侧分别固定连接有激光定位器和工业相机，所述驱动电机的输出轴固定连接有轴杆且轴杆的底部固定连接有收集盒，所述轴杆的顶部固定连接有钻头且钻头的顶部嵌设有硬度传感器。
[0008]根据本申请的一些实施例，所述第一齿条板和第二齿条板的齿牙宽度大于驱动齿轮的齿牙宽度，所述第一齿条板和第二齿条板沿驱动齿轮的横轴线呈对角状态分布。
[0009]根据本申请的一些实施例，两组所述锁止槽沿固定箱、第一齿条板和第二齿条板的中轴线呈对角阵列状分布，两组所述锁止销的外侧固定连接有握柄头。
[0010]根据本申请的一些实施例，所述第一齿条板和第二齿条板的两侧均固定连接有与配合腔滑动配合的滑轨条。
[0011]根据本申请的一些实施例，所述激光定位器和工业相机沿轴杆的中轴线朝钻头方向呈倾斜状分布，所述激光定位器和工业相机的外侧均固定连接有防护铠装。
[0012]根据本申请的一些实施例，所述钻头的四周均开设有与硬度传感器配合使用的导料槽，所述轴杆的表壁固定连接有与收集盒配合使用的送料架且送料架采用螺旋型设计。
[0013]根据本申请的一些实施例，所述底座底部的四周均通过支座固定连接有电动马达，四组所述电动马达的输出轴固定连接有麦克纳姆轮。
[0014]根据本申请的一些实施例，跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估装置的使用方法，根据上述所述的跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估装置，包括如下步骤：步骤一、工作人员通过PLC控制器控制四组电动马达开启并带动四组麦克纳姆轮进行移动，将固定箱移动至隧道的活动断裂带现场，到达隧道的活动断裂带现场后，工作人员分别将两组锁止槽内的锁止销拧出取下；步骤二、再控制步进电机开启并带动转杆进行正向转动，转杆带动处于初始位置的驱动齿轮随之转动，由两组滑轨条对第一齿条板和第二齿条板提供滑动支撑补偿，则驱动齿轮带动呈对角分布的第一齿条板和第二齿条板同步向外移动，第一齿条板带动顶座向上移动，由四组麦克纳姆轮和底座与地表接触并对固定箱提供支撑力，四组滑筒和光杆对固定箱、顶座和底座提供滑动支撑补偿，则第二齿条板下移时受到反作用力，并迫使固定箱和顶座继续上移，直至顶座上移至预定高度为止，再分别将两组锁止销对应拧至两组锁止槽内，即可对第一齿条板和第二齿条板进行定位；步骤三、再控制两组Z轴电动滑轨带动两组Z轴电动滑轨滑座进行前后位移调节，单组X轴电动滑轨带动单组X轴电动滑轨滑座进行前后位移调节，并由激光定位器和工业相机对钻头的取样位置进行激光和拍照定位，直至单组X轴电动滑轨滑座带动驱动电机上的钻头到达采样位置；步骤四、接着控制驱动电机开启并带动轴杆上的钻头和收集盒同步转动，转动状态下的钻头对隧道活动断裂带的掩土层进行钻孔，且钻头进行钻孔采样的同时，由硬度传感器对当前隧道活动断裂带掩土层的岩层和土层硬度进行检测，且钻头钻取后的岩层和土层由导料槽旋流至送料架上，并由螺旋型送料架输送至与钻头同步转动的收集盒内；步骤五、待当前隧道活动断裂带掩土层单点位置取样结束后，反之，顶座和底座复位至初始状态，工作人员取下收集盒内的岩层和土层样本，再控制四组麦克纳姆轮带动固定箱移动至隧道活动断裂带下一个取样位置进行取样，以此类推，直至完成隧道拱顶、仰拱、左拱腰和右拱腰活动断裂带的所有采样工作，工作人员对隧道活动断裂带不同位置采集的样本进行送检，结合硬度传感器对每个采样点岩层和土层的硬度反馈，针对隧道活动断裂带断面外边缘应变时程进行计算，得出n个采样点位置隧道活动断裂带断面的弯矩W和轴力Z，且计算公式如下：
Wn=1/2（σ
n
‑
σ
n
‑1）A=1/12Ebh2（ε
n
‑
ε
n
‑1）；Zn=1/2（σ
n
+σ
n
‑1）B=1/12Ebh2（ε
n
+ε
n
‑1），且式中，σ
n
和σ
n
‑1为当前采样点和上一个采样点隧道活动断裂带断面内边缘和外边缘处的应力，ε
n
和ε
n
‑1为当前采样点和上一个采样点隧道活动断裂带断面内边缘和外边缘处的应变，E为隧道活动断裂带断面的模量系数，A为隧道活动断裂带断面的抵抗矩，B为隧道活动断裂带断面的面积，b为隧道活动断裂带断面的宽度，联合n个采样点位置隧道活动断裂带断面的硬度、弯矩、轴力以及样本属性数据，并运用有限元计算软件进行三维数值模拟建模，三维数值模拟建模将n个采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估装置，其特征在于，包括：固定箱（1），所述固定箱（1）的一侧固定连接有PLC控制器，所述固定箱（1）的内腔开设有配合腔（2），所述固定箱（1）靠近配合腔（2）的一侧设置有升降组件（3）；所述升降组件（3）远离配合腔（2）的一侧分别固定连接有与固定箱（1）配合使用的顶座（4）和底座（5），所述顶座（4）远离固定箱（1）的一侧固定连接有支架，且支架上设置有采样组件（6）。2.根据权利要求1所述的跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估装置，其特征在于，所述升降组件（3）包括步进电机（31），所述步进电机（31）固定在固定箱（1）靠近配合腔（2）的外侧，所述步进电机（31）的输出轴固定连接有转杆（32）且转杆（32）的中心处设置有与配合腔（2）配合使用的驱动齿轮（33），所述驱动齿轮（33）的两侧分别啮合有与配合腔（2）配合使用的第一齿条板（34）和第二齿条板（35），所述固定箱（1）、第一齿条板（34）和第二齿条板（35）相向的一侧开设有锁止槽（36）且其中两组锁止槽（36）的内腔螺纹连接有锁止销（37），所述固定箱（1）的四周均固定连接有滑筒（38）且滑筒（38）的上下两侧均滑动连接有与顶座（4）和底座（5）固定配合的光杆（39）。3.根据权利要求1所述的跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估装置，其特征在于，所述采样组件（6）包括Z轴电动滑轨（61），两组所述Z轴电动滑轨（61）设置在支架的内侧，两组所述Z轴电动滑轨（61）的表壁滑动连接有Z轴电动滑轨滑座（62）且Z轴电动滑轨滑座（62）的内侧设置有X轴电动滑轨（63），所述X轴电动滑轨（63）的表面滑动连接有X轴电动滑轨滑座（64）且X轴电动滑轨滑座（64）的顶部固定连接有驱动电机（65），所述驱动电机（65）的两侧分别固定连接有激光定位器（66）和工业相机（67），所述驱动电机（65）的输出轴固定连接有轴杆（68）且轴杆（68）的底部固定连接有收集盒（69），所述轴杆（68）的顶部固定连接有钻头（610）且钻头（610）的顶部嵌设有硬度传感器（611）。4.根据权利要求2所述的跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估装置，其特征在于，所述第一齿条板（34）和第二齿条板（35）的齿牙宽度大于驱动齿轮（33）的齿牙宽度，所述第一齿条板（34）和第二齿条板（35）沿驱动齿轮（33）的横轴线呈对角状态分布。5.根据权利要求2所述的跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估装置，其特征在于，两组所述锁止槽（36）沿固定箱（1）、第一齿条板（34）和第二齿条板（35）的中轴线呈对角阵列状分布，两组所述锁止销（37）的外侧固定连接有握柄头。6.根据权利要求2所述的跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估装置，其特征在于，所述第一齿条板（34）和第二齿条板（35）的两侧均固定连接有与配合腔（2）滑动配合的滑轨条（7）。7.根据权利要求3所述的跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估装置，其特征在于，所述激光定位器（66）和工业相机（67）沿轴杆（68）的中轴线朝钻头（610）方向呈倾斜状分布，所述激光定位器（66）和工业相机（67）的外侧均固定连接有防护铠装。8.根据权利要求3所述的跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估装置，其特征在于，所述钻头（610）的四周均开设有与硬度传感器（611）配合使用的导料槽（8），所述轴杆（68）的表壁固定连接有与收集盒（69）配合使用的送料架（9）且送料架（9）采用螺旋型设计。9.根据权利要求1所述的跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估装置，其特征在于，所述底座（5）底部的四周均通过支座固定连接有电动马达（10），四组所述电动马达（10）的输出轴固定连接有麦克纳姆轮（11）。
10.跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估装置的使用方法，根据上述权利要求1
‑
9所述的跨越活动断裂的隧道抗震韧性评估装置，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、工作人员通过PLC控制器控制四组电动马达（10）开启并带动四组麦克纳姆轮（11）进行移动，将固定箱（1）移动至隧道的活动断裂带现场，到达隧道的活动断裂带现场后，工作人员分别将两组锁止槽（36）内的锁止销（37）拧出取下；步骤二、再控制步进电机（31）开启并带动...

【专利技术属性】
技术研发人员：何云勇，郭成超，王复明，林国进，刘自强，
申请(专利权)人：坝道工程医院平舆，
类型：发明
国别省市：