季节性冻土区隧道冻胀力模拟试验装置及其使用方法制造方法及图纸

技术编号:32678088 阅读:7 留言:0更新日期:2022-03-17 11:35
本发明专利技术提供季节性冻土区隧道冻胀力模拟试验装置及其使用方法,解决了现有技术中的寒区隧道冻胀力室内试验模型存在的问题。包括底盘,底盘顶面四周固定有防护玻璃和基柱,每个基柱的内侧面上均安装有调节板,每个调节板的左右两侧面均滑动有伸缩板;位于底盘前后端的防护玻璃中部开有玻璃通孔,位于前后端的基柱中部开有基柱通孔,位于前后端的调节板中部开有隧道通孔,两个玻璃通孔、基柱通孔以及隧道通孔内放置有冻胀外壳,冻胀外壳内部放置有隧道模型,隧道模型外壁上固定有土压力盒,冻胀外壳外壁上连接有水囊,四个防护玻璃的顶部连接有玻璃盖板。本发明专利技术得出的试验数据能够真实的反应冻土区各处存水对于隧道冻胀力的影响,具有很强的实用性。具有很强的实用性。具有很强的实用性。

【技术实现步骤摘要】
季节性冻土区隧道冻胀力模拟试验装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及隧道冻胀
,具体是季节性冻土区隧道冻胀力模拟试验装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]冻土区隧道数量越来越多,运营期隧道冻害问题也越发普遍,冻土区隧道运营期冻害问题主要表现形式为隧道衬砌冻胀开裂、渗水挂冰、水沟冻结等,衬砌冻胀开裂会造成隧道耐久性、安全性严重降低,服役时间急剧减少;渗水挂冰、水沟冻结问题使隧道内积冰严重,净空减小,无法行车,目前国内外研究成果认为衬砌背后局部积水反复地冻融循环过程是造成运营期隧道冻害问题的主要因素之一。
[0003]国内外很多学者对冻土区隧道的变形和围岩的冻胀性,开展了现场测试和模型试验研究,发现隧道冻土内部缺陷位置的局部存水是引起冻土冻胀破坏的主要原因,而实际工程中,冻土区缺陷多以孔穴、裂隙等方式存在,当这些区域内部充满地下水受到冻结而体积膨胀时,往往对衬砌和围岩产生冻胀作用,在围岩和衬砌之间就会产生附加的冻胀力。
[0004]现有技术中的冻土区隧道冻胀力室内试验模型均未综合考虑冻土区内部各处存水的情况,导致得出的试验数据不能客观真实的反应冻土区各处存水对于隧道冻胀力的影响。
[0005]因此,本专利技术提供季节性冻土区隧道冻胀力模拟试验装置及其使用方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]针对上述情况,为克服现有技术之缺陷,本专利技术提供季节性冻土区隧道冻胀力模拟试验装置及其使用方法,有效的解决了现有技术中的寒区隧道冻胀力室内试验模型均未综合考虑围岩各处存水的情况,导致得出的试验数据不能客观真实的反应围岩各处存水对于隧道冻胀力的影响的问题。
[0007]季节性冻土区隧道冻胀力模拟试验装置及其使用方法,包括底盘,其特征在于,所述底盘的顶面四周均固定安装有防护玻璃,所述底盘的顶面四周均固定安装有位于四个防护玻璃内侧的基柱,每个所述基柱的内侧面上均固定安装有伸缩杆,且每个伸缩杆的另一端均固定连接有调节板,每个所述调节板的左右两侧面均开有伸缩槽,每个所述伸缩槽内均滑动安装有伸缩板,位于每两个所述调节板相邻一侧的两个伸缩板之间固定连接有三角铁;位于底盘前后两端的两个所述防护玻璃的中部均开有玻璃通孔,位于底盘前后两端的两个所述基柱的中部均开有与玻璃通孔同轴的基柱通孔,位于底盘前后两端的两个所述调节板的中部均开有与玻璃通孔同轴的隧道通孔,两个所述玻璃通孔、基柱通孔以及隧道通孔内放置有内部中空的冻胀外壳,位于前后侧的两个所述防护玻璃的外侧面上均固定有与玻璃通孔同轴安装的夹持装置,位于前后侧的两个所述调节板的外侧面上均固定有与
隧道通孔同轴安装的密封装置,所述冻胀外壳的内部同轴放置有隧道模型,所述隧道模型的外壁上固定有土压力盒,所述冻胀外壳的外壁上连接有多个水囊,四个所述防护玻璃的顶部连接有玻璃盖板,所述底盘的顶部安装有位于四个防护玻璃与四个调节板之间的制冷制热装置。
[0008]优选的,所述底盘的外侧包裹有保温层,保温层的材料为聚氨酯,且厚度大于3mm,四个所述防护玻璃和玻璃盖板均为双层保温玻璃。
[0009]优选的,所述冻胀外壳的外侧面上固定安装有多个水囊基台,所述水囊连接有与水囊基台连接的水囊嘴。
[0010]优选的,所述冻胀外壳的内壁上固定安装有进水管,多个所述水囊基台均与进水管连接,所述进水管连接有进水泵。
[0011]优选的,所述底座的顶部固定安装有位于四个调节板内侧的振动棒。
[0012]优选的,所述夹持装置,包括固定安装在位于底盘前后侧的两个防护玻璃外侧面上,且与玻璃通孔同轴内部中空的夹持环,所述夹持环的后侧面上开有多个呈圆周分布的夹持滑槽,所述夹持环的内侧面上开有多个与夹持滑槽位置对应的夹持孔,每个所述夹持滑槽内均滑动安装有位于夹持环内部的夹持滑块,每个所述夹持滑块朝向夹持环轴心的一侧面均连接有橡胶块,所述夹持环的内部同轴转动安装有位于多个夹持滑块前侧的夹持盘,所述夹持盘的后侧面上开有螺旋槽,每个所述夹持滑块的前侧面上均固定连接有位于螺旋槽内的夹持销。
[0013]优选的,所述夹持盘的外侧面同轴固定安装有夹持齿圈,所述夹持环的外侧面上固定安装有夹持电机,所述夹持环的外侧面上贯穿有通槽,所述夹持电机的转动轴上同轴安装有处于通槽内且与夹持齿圈啮合的夹持齿轮。
[0014]优选的,所述密封装置,包括固定安装在位于底盘前后侧的两个调节板外侧面上,且与隧道通孔同轴的密封环,两个所述密封环的内侧面上均连接有密封气囊。
[0015]优选的,所述玻璃盖板与四个基柱的顶部之间通过螺栓连接,所述玻璃盖板的顶部固定安装有把手,所述玻璃盖板的中部贯穿并固定安装有内螺套,所述内螺套内螺纹连接有按压丝杆,所述按压丝杆的底端转动连接有位于四个调节板内侧的按压板。
[0016]季节性冻土区隧道冻胀力模拟试验装置的使用方法,其特征在于,具体步骤为:首先通过伸缩杆对四个调节板之间的空间大小进行调节,然后将相互套设的冻胀外壳和隧道模型放置在玻璃通孔、基柱通孔以及隧道通孔内,然后通过两个夹持装置将冻胀外壳进行夹持固定,并通过密封气囊将四个调节板内部的空间与外侧空间密封隔绝,之后向多个水囊内部注水使得水囊鼓起,然后向四个调节板内侧的空间内部填充冻土样本,并通过振动棒排出冻土内部的空气,使冻土填充的更加密实,冻土填充完毕后可安装并固定玻璃盖板,并使用按压板向下滑动按压冻土的顶部,使得四个调节板内侧的空间实现密封,而四个调节板和按压板则起到了模拟冻土周围的围岩的作用,当上述步骤完成后,可将制冷制热装置调节至制冷模式,随着冻胀外壳外侧的处于冻土内部的水囊内部的水冻结时的体积逐渐变大,从而对冻胀外壳造成挤压,而冻胀外壳则向内挤压多个土压力盒,从而得到冻胀力的模拟数据。
[0017]本专利技术与现有技术相比,具有以下的优点:1、本专利技术中的四个调节板和按压板能够模拟冻土周围的围岩,通过调节四个调节
板之间的距离可以对不同体积的冻土进行冻胀力的试验,而冻土冻结时能够对处于冻土内部的冻胀外壳产生挤压力,多个土压力盒则能够测量到冻胀外壳受到的挤压力;2、冻胀外壳外侧的水囊能够模拟冻土内部的空腔充满地下水的情况,当水囊内部的水冻结时体积变大,从而产生对冻胀外壳的冻胀力,从而解决了现有的冻胀模型得出的试验数据不能客观真实的反应冻土区各处存水对于隧道冻胀力的影响;3、通过四个防护玻璃和玻璃盖板组成密闭空间,在使用制冷制热装置调节该密闭空间内的温度,从而模拟冻胀区的环境温度;本专利技术设计思路清晰,结构简洁,操作简单,得出的试验数据能够真实的反应冻土区各处存水对于隧道冻胀力的影响,具有很强的实用性。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的立体示意图。
[0019]图2为本专利技术的剖面立体示意图。
[0020]图3为本专利技术的主视示意图。
[0021]图4为本专利技术的主视剖面示意图。
[0022]图5为本专利技术的俯视剖面示意图。
[0023]图6为本专利技术夹持装置的剖面示意图。
[0024]图7为本专利技术夹持装置的剖面立体本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.季节性冻土区隧道冻胀力模拟试验装置,包括底盘(1),其特征在于,所述底盘(1)的顶面四周均固定安装有防护玻璃(2),所述底盘(1)的顶面四周均固定安装有位于四个防护玻璃(2)内侧的基柱(3),每个所述基柱(3)的内侧面上均固定安装有伸缩杆(4),且每个伸缩杆(4)的另一端均固定连接有调节板(5),每个所述调节板(5)的左右两侧面均开有伸缩槽(6),每个所述伸缩槽(6)内均滑动安装有伸缩板(7),位于每两个所述调节板(5)相邻一侧的两个伸缩板(7)之间固定连接有三角铁(8);位于底盘(1)前后两端的两个所述防护玻璃(2)的中部均开有玻璃通孔(9),位于底盘(1)前后两端的两个所述基柱(3)的中部均开有与玻璃通孔(9)同轴的基柱通孔(10),位于底盘(1)前后两端的两个所述调节板(5)的中部均开有与玻璃通孔(9)同轴的隧道通孔(11),两个所述玻璃通孔(9)、基柱通孔(10)以及隧道通孔(11)内放置有内部中空的冻胀外壳(12),位于前后侧的两个所述防护玻璃(2)的外侧面上均固定有与玻璃通孔(9)同轴安装的夹持装置(13),位于前后侧的两个所述调节板(5)的外侧面上均固定有与隧道通孔(11)同轴安装的密封装置(14),所述冻胀外壳(12)的内部同轴放置有隧道模型(15),所述隧道模型(15)的外壁上固定有土压力盒(16),所述冻胀外壳(12)的外壁上连接有多个水囊(17),四个所述防护玻璃(2)的顶部连接有玻璃盖板(18),所述底盘(1)的顶部安装有位于四个防护玻璃(2)与四个调节板(5)之间的制冷制热装置(19)。2.根据权利要求1所述的季节性冻土区隧道冻胀力模拟试验装置,其特征在于,所述底盘(1)的外侧包裹有保温层,保温层的材料为聚氨酯,且厚度大于3mm,四个所述防护玻璃(2)和玻璃顶板(18)均为双层保温玻璃。3.根据权利要求1所述的季节性冻土区隧道冻胀力模拟试验装置,其特征在于,所述冻胀外壳(11)的外侧面上固定安装有多个水囊基台(20),所述水囊(17)连接有与水囊基台(20)连接的水囊嘴(21)。4.根据权利要求3所述的季节性冻土区隧道冻胀力模拟试验装置,其特征在于,所述冻胀外壳(12)的内壁上固定安装有进水管(22),多个所述水囊基台(20)均与进水管(22)连接,所述进水管(22)连接有进水泵。5.根据权利要求1所述的季节性冻土区隧道冻胀力模拟试验装置,其特征在于,所述底座(1)的顶部固定安装有位于四个调节板(5)内侧的振动棒(23)。6.根据权利要求1所述的季节性冻土区隧道冻胀力模拟试验装置,其特征在于,所述夹持装置(13),包括固定安装在位于底盘(1)前后侧的两个防护玻璃(2)外侧面上,且与玻璃通孔(9)同轴内部中空的夹持环(24),所述夹持环(24)的后侧面上开有多个呈圆周分布的夹持滑槽(25),所述夹持环(24)的内侧面...

【专利技术属性】
技术研发人员:王道远王悦袁金秀崔海龙朱永全皮阳阳张伟明孙梁李晓华高朋史向英董明超代江伟吕腾飞王正光
申请(专利权)人:河北建设集团卓诚路桥工程有限公司石家庄铁道大学
类型:发明
国别省市:

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