隧道开挖模拟实验模型箱及隧道开挖模拟系统技术方案

本申请涉及隧道以及地下工程施工试验技术领域，具体涉及一种隧道开挖模拟实验模型箱及隧道开挖模拟系统，隧道开挖模拟实验模型箱包括顶部开口底部封闭的箱体，箱体包括箱底、骨架结构和与骨架结构连接的侧壁，侧壁包括双层框架结构，双层框架结构的夹层中适于容纳围合板，且各侧壁上还设有横向插销道和纵向插销道，横向插销道与纵向插销道中均适于容纳插销，插销包括能够调节模拟隧道间距的调位插销组和能够构成模拟隧道断面的断面插销组；且围合板与双层框架结构的夹层配合以及插销与横向插销道和纵向插销道配合后，能够使得侧壁形成为整体结构。本申请的隧道开挖模拟实验模型箱具有易于进行实验准备且模拟情形多的技术效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
隧道开挖模拟实验模型箱及隧道开挖模拟系统


[0001]本申请涉及隧道及地下工程施工试验
，尤其是涉及一种隧道开挖模拟实验模型箱，此外，还涉及一种隧道开挖模拟系统。

技术介绍

[0002]模型试验可以模拟各种相对复杂的边界条件，能较全面而又形象地呈现工程结构与相关岩土体共同作用下的应力和变形机制、破坏机理、形态及失稳阶段的全貌。
[0003]长期以来，模型试验方法一直是研究解决大型复杂隧道工程课题的重要手段。
[0004]公告号为CN115507808A的中国专利，公布了一种模拟临近隧道施工条件下既有隧道受力变形特性的试验装置及方法，其中涉及的试验装置也是试验箱的形式，但是，其在模拟不同的隧道分布的形式时，需要对试验箱的整体进行拆卸重组，实验准备过程繁琐且耗时长，此外，其能够模仿的隧道的分布形式较少。
[0005]有鉴于此，需要提供一种隧道开挖模拟实验模型箱。

技术实现思路

[0006]为了改善上述的缺陷，本申请提供一种隧道开挖模拟实验模型箱。
[0007]本申请第一方面所提供的一种隧道开挖模拟实验模型箱采用如下的技术方案。
[0008]一种隧道开挖模拟实验模型箱，包括顶部开口底部封闭的箱体，所述箱体包括箱底、骨架结构和与所述骨架结构连接的侧壁，所述侧壁包括双层框架结构，所述双层框架结构的夹层中适于容纳围合板，且各所述侧壁上还设有横向插销道和纵向插销道，所述横向插销道与所述纵向插销道中均适于容纳插销，所述插销包括能够调节模拟隧道间距的调位插销组和能够构成模拟隧道断面的断面插销组；且所述围合板与所述双层框架结构的夹层配合以及所述插销与所述横向插销道和所述纵向插销道配合后，能够使得所述侧壁形成为整体结构。
[0009]通过采用上述技术方案，在横向插销道和纵向插销道上插置一对或多对的断面插销组，并通过调位插销组来调节各对断面插销组之间的左右间距或是上下间距，能够实现多个隧道在同一平面内或者整个空间上平行开挖的模拟、隧道之间倾斜相交或是垂直，以及隧道倾斜向上或是倾斜向下布置等状态的模拟，能够应用于多种工况的隧道开挖模拟实验，在切换不同的隧道布置状态时，只需要对断面插销组以及调位插销组进行不同形式的组合即可实现，从而避免了每种不同的工况在进行实验前都要对应的设计一个不同的模型箱所造成的资源浪费，且能够使得实验前的准备时间更短，实用性更强。
[0010]具体地，所述骨架结构包括多根立柱以及多根横梁，各所述立柱的一端与所述箱底连接，且相邻的两根所述立柱上远离所述箱底的一端之间连接有所述横梁。
[0011]通过采用上述技术方案，能够对箱体以及侧壁起到良好的支撑连接作用。
[0012]具体地，各所述侧壁上的左上方、左下方、右上方以及右下方均设有一个所述双层框架结构，以在左右两侧的所述双层框架结构之间形成贯穿于所述侧壁的高度方向的所述
纵向插销道，并在上下两侧的所述双层框架结构之间形成贯穿于所述侧壁的宽度方向的所述横向插销道。
[0013]通过采用上述技术方案，使得横向插销道以及纵向插销道均是处于侧壁的中部，从而便于实现模拟出的向左上、左下、右上或右下倾斜延伸的隧道，模拟效果更好。
[0014]具体地，各所述双层框架结构包括内框板、外框板、连接所述内框板与所述外框板的连接板以及用于承托所述围合板的限位板；位于所述横向插销道的上侧的所述双层框架结构经由所述内框板与所述立柱以及所述横梁连接，位于所述横向插销道的下侧的所述双层框架结构经由所述内框板与所述立柱连接，并经由所述连接板与所述箱底连接；所述双层框架结构中靠近所述立柱的一侧设有适于所述围合板接触的板材进出口，且所述板材进出口处设有适于开合的封口装置；所述限位板设置在所述双层框架结构上靠近所述横向插销道与所述纵向插销道的一侧，且所述限位板上设有贯穿于该限位板的长度方向的限位槽。
[0015]通过采用上述技术方案，能够便于向双层框架结构中插置围合板。并能够对围合板进行有效的限位，防止围合板从双层框架结构中脱出。
[0016]具体的，所述插销上相对设置的一对侧边上设有贯穿于该侧边的长度方向的凸起结构，所述凸起结构的宽度与所述限位槽的宽度一致；所述围合板为钢化玻璃板，且所述围合板上与所述横向插销道以及所述纵向插销道相配合的一侧上均设有贯穿于该侧的长度方向的凹槽，所述凹槽的宽度与所述限位槽的宽度一致，且所述凸起结构的凸起高度与凹槽的深度一致。
[0017]通过采用上述技术方案，能够便于实现插销与围合板以及双层框架结构之间的配合连接，从而便于将隧道开挖模拟实验模型箱装配到位，防止后续填充到隧道开挖模拟实验模型箱内的填料漏出。
[0018]具体地，所述断面插销组中成对配合的设置有左半圆插销和右半圆插销，所述左半圆插销与所述右半圆插销相配合，以形成模拟隧道的断面；且所述调位插销组包括至少两种长度的调位插销；所述断面插销组包括配合后所形成的模拟隧道的断面为圆形的地铁隧道断面插销组和配合后所形成的模拟隧道断面为马蹄形的山岭隧道断面插销组，且所述地铁隧道断面插销组包括至少两种尺寸的断面的地铁隧道半圆插销，所述山岭隧道断面插销组包括至少两种断面尺寸的山岭隧道半圆插销。
[0019]通过采用上述技术方案，能够模拟不同截面形状的隧道，更具有实用性。
[0020]进一步地，还包括加固组件，所述加固组件包括加固杆；所述箱底上还设有沿所述侧壁的外壁面布置的多个底部插接孔，各所述横梁上均设有顶部插接孔；所述加固杆的一端插接于所述插接孔中，另一端插接于对应的所述顶部插接孔中，且所述加固杆能够与所述侧壁的外壁面相抵接。
[0021]通过采用上述技术方案，能够对侧壁进行进一步的限位加固，使得后续在向隧道开挖模拟实验模型箱中加入填充物时，不易出现填充物将侧壁挤压形变，导致最终的试验结果不准的情况。
[0022]本申请第一方面所提供的一种隧道开挖模拟系统采用如下的技术方案。
[0023]一种隧道开挖模拟系统，包括：
[0024]上述技术方案中所述的隧道开挖模拟实验模型箱，用于模拟隧道待开挖的围岩；
[0025]隧道开挖模拟装置，用于模拟开挖后的隧道；
[0026]地表沉降检测装置，用于检测模型箱内填料的上表面的沉降数值；
[0027]压力加载装置，用于对模型箱内的填料加载；
[0028]土压力检测装置，用于测量模拟隧道的洞室拱顶与拱腰处的径向压力与环向压力；
[0029]隧道破坏模式监测装置，用于记录所述隧道开挖模拟实验模型箱内填料的破坏过程；
[0030]隧道结构模拟装置，用于模拟已建隧道。
[0031]通过采用上述技术方案，隧道开挖模拟实验模型箱、隧道开挖模拟装置和压力加载装置，能够实现多种工况的隧道开挖的模拟，且通过地表沉降检测装置、土压力检测装置、隧道破坏模式监测装置和隧道结构模拟装置对实验过程进行监测以及对关键实验数据进行测量和记录，使得设计人员可以根据实验所得数据推断实际施工方案是否安全可行。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道开挖模拟实验模型箱，其特征在于，包括顶部开口底部封闭的箱体，所述箱体包括箱底（1）、骨架结构（2）和与所述骨架结构（2）连接的侧壁（3），所述侧壁包括双层框架结构（31），所述双层框架结构（31）的夹层中适于容纳围合板（32），且各所述侧壁上还设有横向插销道（33）和纵向插销道（34），所述横向插销道（33）与所述纵向插销道（34）中均适于容纳插销，所述插销包括能够调节模拟隧道间距的调位插销组（41）和能够构成模拟隧道断面的断面插销组（42）；且所述围合板（32）与所述双层框架结构（31）的夹层配合以及所述插销与所述横向插销道（33）和所述纵向插销道（34）配合后，能够使得所述侧壁形成为整体结构。2.根据权利要求1所述的隧道开挖模拟实验模型箱，其特征在于：所述骨架结构（2）包括多根立柱（21）以及多根横梁（22），各所述立柱（21）的一端与所述箱底（1）连接，且相邻的两根所述立柱（21）上远离所述箱底（1）的一端之间连接有所述横梁（22）。3.根据权利要求2所述的隧道开挖模拟实验模型箱，其特征在于：各所述侧壁（3）上的左上方、左下方、右上方以及右下方均设有一个所述双层框架结构（31），以在左右两侧的所述双层框架结构（31）之间形成贯穿于所述侧壁（3）的高度方向的所述纵向插销道（34），并在上下两侧的所述双层框架结构（31）之间形成贯穿于所述侧壁（3）的宽度方向的所述横向插销道（33）。4.根据权利要求3所述的隧道开挖模拟实验模型箱，其特征在于：各所述双层框架结构（31）包括内框板（311）、外框板（312）、连接所述内框板（311）与所述外框板（312）的连接板（313）以及用于承托所述围合板（32）的限位板（314）；位于所述横向插销道（33）的上侧的所述双层框架结构（31）经由所述内框板（311）与所述立柱（21）以及所述横梁（22）连接，位于所述横向插销道（33）的下侧的所述双层框架结构（31）经由所述内框板（311）与所述立柱（21）连接，并经由所述连接板（313）与所述箱底（1）连接；所述双层框架结构（31）中靠近所述立柱（21）的一侧设有适于所述围合板（32）接触的板材进出口（315），且所述板材进出口（315）处设有适于开合的封口装置；所述限位板（314）设置在所述双层框架结构（31）上靠近所述横向插销道（33）与所述纵向插销道（34）的一侧，且所述限位板（314）上设有贯穿于该限位板（314）的长度方向的限位槽（3141）。5.根据权利要求4所述的隧道开挖模拟实验模型箱，其特征在于：所述插销上相对设置的一对侧边上设有贯穿于该侧边的长度方向的凸起结构，所述凸起结构的宽度与所述限位槽（3141）的宽度一致；所述围合板（32）为钢化玻璃板，且所述围合板（32）上与所述横向插销道（33）以及所述纵...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻少华，山传杰，相世昌，苏国柱，康蕴瑶，邓鹏，
申请(专利权)人：喻少华，
类型：新型
国别省市：