测量重叠隧道土拱效应的活动门装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种测量重叠隧道土拱效应的活动门装置，包括箱体、活动门、隧道模型和三维扫描仪，其中，所述活动门水平设置在所述箱体内，所述活动门上设置有若干土压力盒，所述活动门的上表面和所述箱体围成的空间用于容纳土体，所述隧道模型设置在所述土体内；所述活动门能够移动；所述活动门的移动能够使所述土体塌落，所述土压力盒能够测量所述土体竖向的土压力；所述三维扫描仪设置在所述箱体内并位于所述活动门的下面，所述三维扫描仪能够测量所述土体形成土拱效应的拱轴线。利用该活动门装置能够实现对重叠隧道的不同宽度的空间所产生的土拱效应进行试验。

【技术实现步骤摘要】
测量重叠隧道土拱效应的活动门装置
本技术涉及土木工程岩土工程试验装置领域，特别涉及一种测量重叠隧道土拱效应的活动门装置。
技术介绍
支护结构引起的“土拱效应”是地下工程中最关键的问题，其广泛存在于地下工程中，如隧道开挖、基坑支护等工程。其实质是一种应力转移的现象。这种应力的转移是由于土体受到外力发生不均匀变形而实现的。在隧道工程中，隧道荷载主要来源于围岩的作用，在荷载或自重的作用下，土体发生压缩和变形，从而产生不均匀沉降，致使土颗粒间产生互相“楔紧”的作用，于是在一定范围土层中产生“土拱效应”。由于土拱效应的存在，使得围护结构后的主动土压力产生重分布。充分研究“土拱效应”的作用机理、充分利用其应力重分布的特点成为了主要的研究方向。早在1884年，英国科学家Roberts首次发现了“粮仓效应”：粮仓底面所承受的力在粮食堆积到一定程度后达到最大值并保持不变，这就是通常所说的土拱效应。1895年，德国工程师Janssen用连续介质模型对其进行了定量解释。1943年，太沙基通过著名的“活动门”试验证实了土力学领域土拱效应的存在，并在对土拱的应力分布进行描述的基础上，得出了土拱效应存在的条件。但太沙基的“活动门”实验只能研究固定宽度的“土拱效应”，并不能在一个装置上研究多个宽度的“土拱效应”。在有关“土拱效应”的试验研究中，专利号为CN102680390A的技术专利公开了一种用于模拟隧道开挖引起土拱效应的试验装置。该装置在原有的太沙基试验基础上，增设了可拆除板的设计，使得可以在一定程度上改变宽度进行试验。但这种宽度的变化是固定的，只能是拆除板宽度的整数倍，不能实现宽度的无级调节。在现有的活动门试验装置中，都是观测平面状态下的“土拱效应”，研究的是平面应变问题。而“土拱效应”在整个土体中都是存在的，是一种空间效应，仅仅将它当作平面应变问题考虑是不全面的。另外，由于现在重叠隧道数目逐渐增加，研究重叠隧道情况下的空间“土拱效应”成为了研究的一大热点。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种测量重叠隧道土拱效应的活动门装置。利用该活动门装置能够实现对重叠隧道的不同宽度的空间所产生的土拱效应进行试验。为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种测量重叠隧道土拱效应的活动门装置，包括箱体、活动门、隧道模型和三维扫描仪，其中，所述活动门水平设置在所述箱体内，所述活动门上设置有若干土压力盒，所述活动门的上表面和所述箱体围成的空间用于容纳土体，所述隧道模型设置在所述土体内；所述活动门能够移动；所述活动门的移动能够使所述土体塌落，所述土压力盒能够测量所述土体竖向的土压力；所述三维扫描仪设置在所述箱体内并位于所述活动门的下面，所述三维扫描仪能够测量所述土体形成土拱效应的拱轴线。进一步地，在上述的活动门装置中，所述箱体包括有前板、后板、左板和右板，所述前板、所述左板、所述后板和所述右板依次连接形成上下开口的立方体结构；所述活动门包括有两块隔板，两块所述隔板并排置于所述箱体内，两块所述隔板均能够移动。进一步地，在上述的活动门装置中，每块所述隔板的上表面设置有21个所述土压力盒。进一步地，在上述的活动门装置中，两块所述隔板的前后两端均设置有滑动装置，所述滑动装置位于所述隔板的下表面；所述滑动装置包括滑轨、滑轮和连轴，所述滑轨与所述隔板连接，所述前板的内侧壁和所述后板的内侧壁上均设置有多个连轴，每个所述连轴上均套设有滑轮，所述滑轮与所述连轴之间为转动连接；所述滑轮与所述滑轨接触，所述滑轨能够在所述滑轮上移动，进而使两块所述隔板能够发生相对位移。进一步地，在上述的活动门装置中，所述左板和所述右板均设置有开口，所述开口分别与两块所述隔板的一侧相对应，一块所述隔板的部分或者全部能够由所述左板的开口移出所述箱体；另一块所述隔板的部分或者全部能够由所述右板的开口移出所述箱体。进一步地，在上述的活动门装置中，所述滑轮上套设有橡胶圈；所述滑轮内部设置有转动轴承，所述转动轴承套接在所述连轴上；每个所述滑动装置设置有大于等于5个所述滑轮。进一步地，在上述的活动门装置中，所述箱体材质为有机玻璃，所述箱体材质为亚克力板；所述活动门的材质为亚克力板。进一步地，在上述的活动门装置中，在所述隔板上的所述滑轨沿所述隔板的宽度方向设置，所述隔板上的两个所述滑轨位于同一高度的平面上；所述滑轨通过螺栓固定在所述隔板的底部。进一步地，在上述的活动门装置中，所述箱体的长度L1为1m，所述箱体的宽度L2为0.8m，所述箱体的高度H1为1.3m；所述活动门与所述箱体底部的垂直距离H2为0.3m。进一步地，在上述的活动门装置中，两块所述隔板的长度均为所述箱体长度的一半、宽度均与所述箱体的宽度相等、厚度H3均为0.03m。分析可知，本技术公开一种测量重叠隧道土拱效应的活动门装置。通过在土体中设置隧道模型，在隔板上安装土压力盒，并借助三维扫描仪精确测量形成土拱效应的拱轴线，可以对重叠隧道的空间“土拱效应”进行模拟。并且本技术还设置了滑动装置，同时在隔板上安装滑轮轨道，使两块隔板可以自由滑动，借此来改变两块隔板之间的宽度，实现重叠隧道的不同宽度的空间土拱效应试验。还可以模拟土拱形成并稳定后再次改变隔板之间宽度形成的二次土拱效应。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。其中：图1为本技术一实施例的立体结构示意图。图2为本技术一实施例的主视结构示意图。图3为本技术一实施例的右视结构示意图。图4为本技术一实施例的滑轮及轨道细部结构示意图附图标记说明：1箱体；11前板；12后板；13左板；14右板；15底板；2活动门；21隔板；3隧道模型；4土压力盒；5土体；6三维扫描仪；7滑动装置；71滑轨；72滑轮；73连轴；8开口；9把手；L1箱体的长度；L2箱体的宽度；H1箱体的高度；H2活动门与底板的垂直距离；H3隔板的厚度。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。各个示例通过本技术的解释的方式提供而非限制本技术。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本技术的范围或精神的情况下，可在本技术中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本技术包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。在本技术的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术而不是要求本技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。本技术中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量重叠隧道土拱效应的活动门装置，其特征在于，包括箱体、活动门、隧道模型和三维扫描仪，其中，/n所述活动门水平设置在所述箱体内，所述活动门上设置有若干土压力盒，所述活动门的上表面和所述箱体围成的空间用于容纳土体，所述隧道模型设置在所述土体内；/n所述活动门能够移动；/n所述活动门的移动能够使所述土体塌落，所述土压力盒能够测量所述土体竖向的土压力；/n所述三维扫描仪设置在所述箱体内并位于所述活动门的下面，所述三维扫描仪能够测量所述土体形成土拱效应的拱轴线。/n

【技术特征摘要】
1.一种测量重叠隧道土拱效应的活动门装置，其特征在于，包括箱体、活动门、隧道模型和三维扫描仪，其中，
所述活动门水平设置在所述箱体内，所述活动门上设置有若干土压力盒，所述活动门的上表面和所述箱体围成的空间用于容纳土体，所述隧道模型设置在所述土体内；
所述活动门能够移动；
所述活动门的移动能够使所述土体塌落，所述土压力盒能够测量所述土体竖向的土压力；
所述三维扫描仪设置在所述箱体内并位于所述活动门的下面，所述三维扫描仪能够测量所述土体形成土拱效应的拱轴线。


2.根据权利要求1所述的活动门装置，其特征在于，
所述箱体包括有前板、后板、左板和右板，所述前板、所述左板、所述后板和所述右板依次连接形成上下开口的立方体结构；
所述活动门包括有两块隔板，两块所述隔板并排置于所述箱体内，两块所述隔板均能够移动。


3.根据权利要求2所述的活动门装置，其特征在于，
每块所述隔板的上表面设置有21个所述土压力盒。


4.根据权利要求2所述的活动门装置，其特征在于，
两块所述隔板的前后两端均设置有滑动装置，所述滑动装置位于所述隔板的下表面；
所述滑动装置包括滑轨、滑轮和连轴，所述滑轨与所述隔板连接，所述前板的内侧壁和所述后板的内侧壁上均设置有多个连轴，每个所述连轴上均套设有滑轮，所述滑轮与所述连轴之间为转动连接；
所述滑轮与所述滑轨接触，所述滑轨能够在所述滑轮上移动，进而使两块所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：封坤，有智慧，蒲东均，李坤哲，陈健，张冀，徐凯，杨仁杰，
申请(专利权)人：西南交通大学，广州地铁设计研究院股份有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51