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一种模拟开挖岩土体的模型制造技术

技术编号:14948479 阅读:60 留言:0更新日期:2017-04-01 14:32
本实用新型专利技术涉及一种模拟开挖岩土体的模型,它包括围岩体,围岩体内部开挖有隧洞,隧洞的内部侧壁设置有多个侧部摄像头,隧洞的尾部设置有多个尾部摄像头,隧洞的顶部设置有多个顶部摄像头,隧洞的顶部围岩体上粘贴有多个应变片,围岩体的顶部垂直插装有多个位移计,所述隧洞内部安装设置有气囊,气囊的左侧通过进气管与气泵相连,气囊的侧面通过气压管与气压表相连。此操作方便,成本低,而模拟效果却十分显著,是模拟开挖岩体行之有效的方法。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种模拟开挖岩土体的模型,属于岩土工程

技术介绍
在岩土工程领域经常遇到边坡或隧洞等开挖问题,岩体开挖具有不可重复性,并且已有的对现场施工进行指导的方法,需要消耗大量的模拟材料,已有的模拟方法是在气囊的内部布设岩样,然后通过反力系统挤压气囊,然后施力到岩样上,模拟的情况比较单一。而本专利模拟岩土体开挖模型,不仅可以模拟重复开挖,还可以模拟坡体、隧洞、浸水环境等多种工况,可以记录下开挖和支护过程中围岩的压力和变形,并且可以实时的监测围岩内部的松弛过程。本专利技术模型简单,适用性广,模拟材料的性质、开挖方法都与实际情况极为相似,试验结果可靠度高,为实际工程施工提供了较大的参考价值。
技术实现思路
本装置的目的是为克服现有技术的不足,提供一种模拟岩土体开挖过程的模型,此操作方便,成本低,而模拟效果却十分显著,是模拟开挖岩体行之有效的方法。为了实现上述的技术特征,本技术所采用的技术特征是:一种模拟开挖岩土体的模型,它包括围岩体,围岩体内部开挖有隧洞,隧洞的内部侧壁设置有多个侧部摄像头,隧洞的尾部设置有多个尾部摄像头,隧洞的顶部设置有多个顶部摄像头,隧洞的顶部围岩体上粘贴有多个应变片,围岩体的顶部垂直插装有多个位移计,所述隧洞内部安装设置有气囊,气囊的左侧通过进气管与气泵相连,气囊的侧面通过气压管与气压表相连。所述气囊采用整体式或者分体式。所述气囊的形状为球形或者方形。所述气囊内部填充气体、液体或流动性的固体颗粒。所述侧部摄像头、尾部摄像头和顶部摄像头通过多根信号线与隧洞外监测设备相连通。本技术有如下有益效果:本技术所需的模拟材料气囊简单易得,只需以一定的速率均匀缓慢的向气囊内充气模拟岩体支护的过程或者泄气模拟岩体的开挖过程,通过将分段位移计垂直插入到需要维护的岩土体里面,可以测得周围岩土体的变形。根据需要在周围岩土体上面放置压应力片,测得不同支护部位的压力。在模拟的过程中,在隧洞或是坡体的最里面布设多根电线和微型摄像头,记录围岩内部的松弛过程。并且使用不同的胎体和填充物材质模拟不同刚度的岩体。该操作具有可重复性,适用性广,模拟材料的性质、开挖方法都与实际情况极为相似,试验结果可靠度高,为实际工程施工提供了较大的参考价值。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。图1为本技术整体结构示意图。图中:围岩体1、侧部摄像头2、尾部摄像头3、顶部摄像头4、应变片5、位移计6、隧洞7、气囊8、进气管9、气泵10、气压表11、气压管12。具体实施方式下面结合附图对本技术的实施方式做进一步的说明。参见图1,一种模拟开挖岩土体的模型,它包括围岩体1,围岩体1内部开挖有隧洞7,隧洞7的内部侧壁设置有多个侧部摄像头2,隧洞7的尾部设置有多个尾部摄像头3,隧洞7的顶部设置有多个顶部摄像头4,隧洞7的顶部围岩体1上粘贴有多个应变片5,围岩体1的顶部垂直插装有多个位移计6,所述隧洞7内部安装设置有气囊8,气囊8的左侧通过进气管9与气泵10相连,气囊8的侧面通过气压管12与气压表11相连。进一步的,通过应变片5,测得整个开挖和支护过程,不同部位岩土体的压力。进一步的,所述气囊8采用整体式或者分体式。模拟开挖掉的岩体是单个独立的岩土体或是多个岩土体的组合体两种情况。进一步的,所述气囊8的材质是不同的,用不同材质的气囊8来模拟不同刚度的岩体。进一步的,所述气囊8的形状为球形或者方形。进一步的,所述气囊8内部填充气体、液体或流动性的固体颗粒,如带有水的饱和砂。通过充气和放气过程能够模拟隧洞7的开挖工况。进一步的,所述侧部摄像头2、尾部摄像头3和顶部摄像头4通过多根信号线与隧洞外监测设备相连通,通过多个摄像头能够时时检测隧洞7内部的围岩变化情况,可以通过可视化的实时监测围岩内部的松弛过程。进一步的,所述气囊8不仅可以模拟坡体和隧洞等岩土工程常见的问题,还可以模拟浸水环境下的影响。本技术的具体工作过程和工作原理为:模拟隧洞开挖工况:以一定的速率均匀缓慢的给气囊8充气,使之刚好和其他岩体接触,紧密的接连在一起,观察应变片5和位移计6的数值变化,模拟岩土体支护的工况;然后以一定的速率均匀缓慢的给气囊8泄气,观察应变片5和位移计6的数值变化,模拟开挖的工况。模拟开挖回填工况:先将一个单体式气囊8或是分体式的多个气囊8放入某个隧洞7或是坡体里面,给气囊8加压充气,并使气囊8和周围岩体接触,然后将位移计6接到气囊8周围的岩体上,并继续加压充气到设定的数值。模拟的整个过程都有多个摄像头全程记录,实时监控围岩内部的变化,气囊8有球形,方形等多种形状,气囊8胎体的材料的材质不同,可以模拟不同刚度的岩体,气囊8上面都装有一个气压表11,可以设定气囊8内部的气压,并控制开挖,支护以及回填加固的速率。结合附图对本技术的实施方式作了详细说明,但是本技术并不限于上述实施方式。技术人员均可在不违背本技术的创新点及操作步骤,在权利要求保护范围内,对上述实施例进行修改。本技术的保护范围,应如本技术的权利要求书覆盖。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟开挖岩土体的模型,它包括围岩体(1),围岩体(1)内部开挖有隧洞(7),其特征在于:隧洞(7)的内部侧壁设置有多个侧部摄像头(2),隧洞(7)的尾部设置有多个尾部摄像头(3),隧洞(7)的顶部设置有多个顶部摄像头(4),隧洞(7)的顶部围岩体(1)上粘贴有多个应变片(5),围岩体(1)的顶部垂直插装有多个位移计(6),所述隧洞(7)内部安装设置有气囊(8),气囊(8)的左侧通过进气管(9)与气泵(10)相连,气囊(8)的侧面通过气压管(12)与气压表(11)相连。

【技术特征摘要】
1.一种模拟开挖岩土体的模型,它包括围岩体(1),围岩体(1)内部开挖有隧洞(7),其特征在于:隧洞(7)的内部侧壁设置有多个侧部摄像头(2),隧洞(7)的尾部设置有多个尾部摄像头(3),隧洞(7)的顶部设置有多个顶部摄像头(4),隧洞(7)的顶部围岩体(1)上粘贴有多个应变片(5),围岩体(1)的顶部垂直插装有多个位移计(6),所述隧洞(7)内部安装设置有气囊(8),气囊(8)的左侧通过进气管(9)与气泵(10)相连,气囊(8)的侧面通过气压管(12)与气压表(11)相连。
2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘杰徐春霖李建林杨渝南
申请(专利权)人:三峡大学
类型:新型
国别省市:湖北;42

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