一种地层应力场和位移场控制试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地层应力场和位移场控制试验装置，包括导轨装置、模型箱、加载框架、模型箱吊装装置以及控制系统，所述导轨装置包括安装于所述加载框架内部并可上下升降的升降导轨和安装于所述加载框架外部并可与所述升降导轨相连接的固定导轨，所述模型箱吊装装置与所述导轨装置配合以用于将所述模型箱拉进或者拉出所述加载框架。本发明专利技术还公开了一种基于所述的地层应力场和位移场控制试验装置的试验方法。本发明专利技术的有益效果：通过实现应力场和位移场控制模式的自由切换，满足研究近接工程建设荷载、隧道纵向不均匀沉降、地震等多种荷载作用下地下结构的力学响应规律和损伤演化规律的试验需求。演化规律的试验需求。演化规律的试验需求。

【技术实现步骤摘要】
一种地层应力场和位移场控制试验装置及方法


[0001]本专利技术涉及土木工程试验
，尤其涉及一种地层应力场和位移场控制试验装置及方法。

技术介绍

[0002]地下结构在全生命期内可能遭受设计阶段难以考虑的多种荷载作用，如近接工程建设荷载、隧道纵向不均匀沉降、地震等。其中，近接工程建设荷载指近接基坑开挖、近接盾构掘进等工程建设对既有地下结构施加的附加水土压力，该荷载主要来源于地应力场的改变；隧道纵向不均匀沉降主要源于隧道下卧地层的非均匀变形，即地层位移场的非均匀变化；地震荷载会导致地层沿深度方向发生不均匀变形，通过改变地层位移场的方式对地下结构施加附加荷载作用。总之，这些荷载均以改变地层应力场或位移场的方式对地下结构施加荷载作用，易导致混凝土开裂、接头张开、渗漏水等地下结构病害问题，甚至导致主要承力构件破坏、引发整体结构倒塌等严重后果。因此，有必要通过模型试验模拟地层应力场和位移场的变化，获取地下结构的力学响应规律和损伤演化规律，并依据试验结果制定结构安全提升措施，保障地下结构全生命周期安全。
[0003]目前，大尺度地层
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地层应力场和位移场控制试验装置，其特征在于，包括导轨装置、模型箱、加载框架、模型箱吊装装置以及控制系统，所述导轨装置包括安装于所述加载框架内部并可上下升降的升降导轨和安装于所述加载框架外部并可与所述升降导轨相连接的固定导轨，所述模型箱吊装装置与所述导轨装置配合以用于将所述模型箱拉进或者拉出所述加载框架，其中，所述模型箱包括箱体、安装于所述箱体的传力装置以及安装于所述箱体底部并沿所述导轨装置滚动的滚轮，所述箱体包括顶板、与顶板相对并间隔设置的底板以及连接所述顶板和所述底板的侧板，所述侧板包括前侧板、与所述前侧板相对并间隔设置的后侧板以及连接所述前侧板和所述后侧板并相对间隔设置的左侧板和右侧板，所述顶板、所述左侧板和所述右侧板上均贯穿设有用于装配所述传力装置的加载孔，左、右侧板上的部分加载孔沿箱体轴线等距布置且左、右侧板上剩余的加载孔靠近前侧板端按矩阵形式等距布置，所述前侧板和后侧板上设有可拆卸圆门；所述加载框架包括承载架、主横梁以及作动器，所述主横梁设置于所述承载架的内侧表面，所述作动器安装于所述主横梁上并与所述传力装置配合以用于对所述传力装置施加作用力；所述控制系统与所述作动器连接以对所述作动器的力或位移进行控制。2.根据权利要求1所述的一种地层应力场和位移场控制试验装置，其特征在于，所述传力装置包括插设于所述加载孔内的传力杆和固设于所述传力杆并位于所述箱体内的加载板。3.根据权利要求2所述的一种地层应力场和位移场控制试验装置，其特征在于，所述顶板的底面沿相对两侧的长边方向设有用于引导传力装置运动和避免传力装置间相互干涉的导向梁。4.根据权利要求2或3所述的一种地层应力场和位移场控制试验装置，其特征在于，所述传力装置包括装配于所述顶板上的所述加载孔的竖向传力装置和装配于所述左侧板和所述右侧板上的加载孔的水平传力装置，所述作动器包括与所述竖向传力装置配合的竖向作动器和与所述水平传力装置配合的水平作动器。5.根据权利要求1所述的一种地层应力场和位移场控制试验装置，其特征在于，所述模型箱还包括安装于所述箱体内并用于保证土体在前后方向上不发生侧向变形的隔断装置，所述隔断装置包括隔断板、顶推板和连接所述隔断板和所述顶推板的顶推杆，所述隔断板与左侧板、右侧板以及底板相连，所述顶推板安装于所述后侧板的内侧壁上。6.根据权利要求1所述的一种地层应力场和位移场控制试验装置，其特征在于，所述升降导轨包括可升降的导轨梁和驱动所述导轨梁升降的升降缸，所述控制系统与所述升降缸连接以对所述升降缸进行控制。7.根据权利要求1所述的一种地层应力场和位移场控制试验装置，其特征在于，所述模型箱吊装装置包括安装于所述固定导轨末端的前吊装装置和安装于所述主横梁外侧的后吊装装置。8.根据权利要求1所述的一种地层应力场和位移场控制试验装置，其特征在于，所述前吊装装置和所述后吊装装置均包括两个与固定导轨或主横梁连接的L型支撑杆和位于两个所述L型支撑杆之间并用于安装手拉葫芦的吊装杆。
9.一种基于权利要求1
‑
8任意一项所述的地层应力场和位移场控制试验装置的试验方法，其特征在于，该试验方法应用于纵断面工况下的单一加载试验，并包括如下步骤：步骤一、通过控制系统将升降导轨完全升起，使用安装于前吊装装置的手拉葫芦将模型箱拉至固定导轨的定位块；步骤二、分别将前、后侧板上的可拆卸的圆门和顶板打开；步骤三、打开左、右侧板上沿箱体轴线布置的加载孔，使用密封圆盖密封其余加载孔；步骤四、在未密封的加载孔处安装水平传力装置，同时在主横梁上安装与水平传力装置相配合的水平作动器；步骤五、将土体和地下结构缩尺模型和相关的传感器埋入箱体内，直至土体填埋至与导向梁底面齐平，传感器导线从前侧板和后侧板的圆门引出...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，刘拯安，陈仁朋，徐智文，张欢，郎志雄，周家兴，孟凡衍，刘源，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：