一种隧道模型试验台架制造技术

本发明专利技术提供一种隧道模型试验台架，包括台架主体、加压部和隧道模型，所述加压部置于所述台架主体内，所述隧道模型通过模型支撑单元固定于所述加压部的内腔，所述加压部的侧壁设有介质管道。本发明专利技术的试验台架通过密闭空间的气/液压对隧道模型进行加载，同时可以更换加压的气/液体，可以模拟出在隧道围压与腐蚀环境下对隧道衬砌结构破坏的耦合作用。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道模型试验台架
本专利技术涉及隧道模拟
，具体涉及一种隧道模型试验台架。
技术介绍
目前的隧道模型试验台架通过相似材料模拟隧道衬砌结构与围岩，通过千斤顶加载观察围岩以及隧道结构的破坏过程与破坏形态。但是，目前的模型试验隧道常常处于无腐蚀的环境中，因此无法考虑腐蚀介质与围压对隧道衬砌结构破坏的耦合作用，所得的试验结果并不能考虑腐蚀环境对隧道衬砌材料的影响；此外，使用砂石填料堆载及千斤顶加压的方式，加载方式较为单一，而且加载过程需要较为长时间的堆载填料，加载过程耗时较长，而且试验结束后的清料过程也十分繁琐，很大程度上影响试验设备的使用效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种隧道模型试验台架，旨在通过采用液/气体加载的方式，研究在溶液腐蚀与隧道围压耦合作用下不同断面隧道衬砌结构的力学特性。本专利技术采用的技术方案具体为：一种隧道模型试验台架，包括台架主体、加压部和隧道模型，所述加压部置于所述台架主体内，所述隧道模型通过模型支撑单元固定于所述加压部的内腔，所述加压部的侧壁设有介质管道。在上述隧道模型试验台架中，所述台架主体包括基座、支撑架和反力架，所述支撑架置于所述基座，所述反力架置于所述支撑架的顶部，所述加压部的第一端置于所述支撑架，所述加压部的第二端置于所述反力架。在上述隧道模型试验台架中，所述加压部包括基架、加压调节单元和加压监测单元，所述基架包括加压缸和密封盖，所述密封盖设于所述加压缸的顶部，所述加压调节单元贯穿于所述密封盖；所述加压调节单元的第一端固定于所述反力架，所述加压调节单元的第二端与所述加压缸的内壁接触。在上述隧道模型试验台架中，所述加压调节单元包括活塞组件和千斤顶，所述活塞组件和所述千斤顶相连接；所述活塞组件包括活塞杆和活塞，所述活塞杆和所述活塞相连接；其中：所述活塞杆通过活塞杆套贯穿于所述密封盖，所述活塞的外周与所述加压缸的内壁接触，所述活塞杆套与所述密封盖的中心孔匹配相连；所述活塞杆套上设有注油管。在上述隧道模型试验台架中，所述加压监测单元包括量测探头、探头引线和加压量测引线，所述探头引线穿过所述活塞组件，所述探头引线的第一端伸出活塞杆，所述量测探头设于所述探头引线的第二端，加压量测引线与千斤顶相连接。在上述隧道模型试验台架中，还包括加压缸壁支撑，所述加压缸壁支撑包括环套和支端，若干个所述支端沿圆周方向分布所述环套，所述环套扣于所述加压缸的外壁，所述支端与所述台架主体的支撑架相连接。在上述隧道模型试验台架中，所述介质管道包括液流管和气流管，所述液流管和气流管设于所述加压部的侧壁底端。在上述隧道模型试验台架中，所述模型支撑单元包括支撑主体和定位机构，所述隧道模型通过所述支撑主体固定于所述加压缸，所述隧道模型通过所述定位机构固定于所述支撑主体。在上述隧道模型试验台架中，所述支撑主体包括模型支架和模型支架支杆，所述模型支架固定于所述加压缸的内壁，若干根所述模型支架支杆分布于所述模型支架，所述模型支架支杆固定于所述加压缸的底部。在上述隧道模型试验台架中，所述定位机构包括橡胶堵头、支架定位销和紧固螺栓，所述隧道模型的两端通过所述橡胶堵头密封，所述橡胶堵头通过紧固螺栓与所述模型支架相连接，所述模型支架通过若干个所述支架定位销定位于所述加压缸的内壁。本专利技术产生的有益效果是：与传统的填料堆载加压方式研究隧道衬砌结构破坏过程不同，本专利技术的试验台架是通过将液体/气体加压引入隧道围压的施加方式，对隧道模型进行溶液腐蚀与围压耦合作用下隧道模型衬砌破坏研究，具体来讲：较之于目前隧道模型试验存在的“加载方式较为繁琐，需要大量的人力进行填料的添加，费时费力”的缺陷，本专利技术的试验台采用液体或气体加压的方式，不需要大量的人力进行填料的添加，省时省力；较之于目前隧道模型试验存在的“研究隧道破坏形态的模型试验台架仅考虑单一的荷载对隧道破坏形态的影响，而未考虑腐蚀环境对隧道破坏的加剧作用”的缺陷，本专利技术的试验台架同时考虑了围压与腐蚀对隧道的破坏，可以得出隧道围压与腐蚀环境对隧道衬砌结构破坏的耦合作用影响。较之于目前隧道模型试验存在的“干湿交替加速腐蚀试验”的缺陷，本专利技术的试验台架可以实现腐蚀溶液浓度的即时监测，并能即时更换溶液，保证溶液浓度的稳定。同时，在进行干循环试验时，直接将溶液排出，将加压缸内换做热空气，省掉了传统台架中须将试块从溶液箱中搬运至烘干箱的过程，效率明显提高。附图说明当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本专利技术。此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术一种隧道模型试验台架的结构示意图；图2为图1的1-1剖面图；图3为图1的2-2剖面图；图4为本专利技术一种隧道模型试验台架的模型支架的结构示意图；图5为图4的3-3剖面图；图6为图4的4-4剖面图；图7为图4的5-5剖面图。图中：1、基座2、支撑架3、加压缸4、加压缸壁支撑5、密封盖6、注油管7、千斤顶8、反力架9、活塞杆套10、活塞杆11、活塞12、液流管13、橡胶堵头14、隧道模型15、模型支架16、量测探头17、探头引线18、加压缸上腔19、加压缸下腔20、模型支架支杆21、加压量测引线22、紧固螺栓23、橡胶吸盘24、支架定位销25、气流管。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细的说明。如图1所示的一种隧道模型试验台架，包括台架主体、加压部和隧道模型14，加压部置于台架主体内，隧道模型14通过模型支撑单元固定于加压部的内腔，加压部的侧壁设有介质管道。台架主体包括基座1、支撑架2和反力架8，支撑架2置于基座1，反力架8置于支撑架2的顶部，加压部的第一端置于支撑架2，加压部的第二端置于反力架8。加压部包括基架、加压调节单元和加压监测单元，基架包括加压缸3和密封盖5，密封盖5设于加压缸3的顶部，形成密闭的加压腔。加压调节单元贯穿于密封盖5；加压调节单元的第一端固定于反力架8，加压调节单元的第二端与加压缸3的内壁接触。加压调节单元包括活塞组件和液压千斤顶7，活塞杆10和液压千斤顶7相连接；活塞组件包括活塞杆10和活塞11，活塞杆10和活塞11相连接；其中：活塞杆10通过活塞杆套9贯穿于密封盖5，活塞11的外周与加压缸3的内壁接触，活塞杆套9与密封盖5的中心孔匹配相连；活塞杆套9上还设有注油管6，通过注油管6向活塞杆10的外壁注入润滑油，保证活塞杆10的顺畅运行。加压监测单元包括量测探头16、探头引线17和加压量测引线21，探头引线17穿过活塞组件，探头引线17的第一端伸出活塞杆17，量测探头16设于探头引线17的第二端，在对隧道模型14材料的(湿循环)腐蚀试验时，利用量测探头16监控溶液浓度；在对隧道模型14进行干循环试验时，通过量测探头16监测加压缸下腔19的温度，保证缸内的干循环的温度条件；加压量测引线21与液压千斤顶7相连接，用于量测模型试验过程中的压力值。还包括加压缸壁支撑4，加压缸壁支撑4包括环套和支端，若干个支端沿圆周方向均匀分布环套，环套扣于加压缸3的外壁，支端与台架主体的支撑架2相连接。介质管道包括液流管12和气流管25，液流管12和气流管25设于加压部的侧壁底端，其中：液流管12用于在湿循环试验过程中进液、出液以及在干循环试验时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道模型试验台架，其特征在于，包括台架主体、加压部和隧道模型，所述加压部置于所述台架主体内，所述隧道模型通过模型支撑单元固定于所述加压部的内腔，所述加压部的侧壁设有介质管道。

【技术特征摘要】
1.一种隧道模型试验台架，其特征在于，包括台架主体、加压部和隧道模型，所述加压部置于所述台架主体内，所述隧道模型通过模型支撑单元固定于所述加压部的内腔，所述加压部的侧壁设有介质管道；所述台架主体包括基座、支撑架和反力架，所述支撑架置于所述基座，所述反力架置于所述支撑架的顶部，所述加压部的第一端置于所述支撑架，所述加压部的第二端置于所述反力架；所述加压部包括基架、加压调节单元和加压监测单元，所述基架包括加压缸和密封盖，所述密封盖设于所述加压缸的顶部，所述加压调节单元贯穿于所述密封盖；所述加压调节单元的第一端固定于所述反力架，所述加压调节单元的第二端与所述加压缸的内壁接触；所述加压调节单元包括活塞组件和千斤顶，所述活塞组件和所述千斤顶相连接；所述活塞组件包括活塞杆和活塞，所述活塞杆和所述活塞相连接；其中：所述活塞杆通过活塞杆套贯穿于所述密封盖，所述活塞的外周与所述加压缸的内壁接触，所述活塞杆套与所述密封盖的中心孔匹配相连；所述活塞杆套上设有注油管；加压监测单元包括量测探头、探头引线和加压量测引线，...

【专利技术属性】
技术研发人员：房倩，董飞，张顶立，孟猛，陈立平，王剑晨，宋浩然，台启民，于富才，孙毅，
申请(专利权)人：北京交通大学，中国铁路总公司，
类型：发明
国别省市：北京;11