一种用于立体交叉隧道相似模型的物理模型试验架制造技术

本申请涉及岩土力学技术领域，特别涉及一种用于立体交叉隧道相似模型的物理模型试验架，包括模型框架、挡板、底板、加压结构、振动装置，其中模型框架为棱柱框架结构，包括多对相对设置、尺寸相同的矩形侧面，可模拟隧道相似模型的多种不同角度立体交叉的情景；加压结构包括加压装置与加压台面，其中加压台面与加压装置转动连接，通过调整加压台面的压面角度，来实现对断层倾面的快速模拟，简单快捷，且成本较低；另还设有振动装置，可同时模拟研究动载荷、静载荷影响下的立体交叉隧道变化情况。静载荷影响下的立体交叉隧道变化情况。静载荷影响下的立体交叉隧道变化情况。

【技术实现步骤摘要】
一种用于立体交叉隧道相似模型的物理模型试验架


[0001]本申请涉及岩土力学
，特别涉及一种用于立体交叉隧道相似模型的物理模型试验架。

技术介绍

[0002]目前，在国内外一些城市的繁华地段或特殊环境的区域，地下立体交叉隧道工程已经越来越多，现有的岩土力学理论分析方法无法完全满足设计要求，而现场试验则由于需求周期较长、耗费较高且不可重复利用等原因，适用场景较为有限，故常采用物理相似模型进行试验分析。
[0003]目前国内外关于隧道相似模型的试验，研究对象常为单洞隧道，对于立体交叉隧道的较为少见，且根据弹性力学中的圣维南原理以及理论、实践表明，对于均质弹性无限域中开挖的圆形洞室，因开挖卸载造成隧道围岩变化的影响范围一般在三倍的隧道洞径，故在进行模型搭建时，对于隧道中心点沿其径向至隧道围岩边界，通常考虑在不小于三倍隧道洞径的范围，现阶段，模型框架尺寸通常为正面长为1.6m，高1.6m，侧面长为0.4m，即可在1.6m*1.6m的正面进行开挖一条最长为0.4m的隧道，对于立体交叉隧道，则需要模型框架在正面及侧面都满足三倍隧道洞径的边界条件，目前在进行立体交叉隧道研究时，在满足上述边界条件的基础上，通常只能进行某一固定交叉角度的试验，使用场景较为局限。
[0004]另，现有的物理模型试验架功能较为单一，且大部分试验架均采用焊接一体化的连接方式，现场装配、拆卸都比较困难，且拆卸过后无法再次重新利用，针对复杂地质条件下的立体交叉隧道，现有技术又常通过对模型框架进行改造来模拟断层影响下的隧道开挖，增加了额外成本还容易对布设在模型框架外周的各类监测线路造成影响。
[0005]因此，亟需对专利技术一种新型物理模型试验架，以满足应对日益发展的立体交叉隧道研究需求。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种用于立体交叉隧道相似模型的物理模型试验架，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。
[0007]为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0008]一种用于立体交叉隧道相似模型的物理模型试验架，所述物理模型试验架包括模型框架、挡板、底板、加压结构；
[0009]所述模型框架为棱柱框架结构，所述棱柱框架结构包括多对相对设置的侧面，所述多对相对设置的侧面为尺寸相同的矩形；
[0010]所述底板设置在所述模型框架的底面，所述挡板设置在所述模型框架的侧面，所述模型框架被挡板、底板围合成一个顶部开口的空腔；
[0011]所述加压结构设置在所述空腔上方，所述加压结构包括加压装置与加压台面，所述加压台面转动连接在加压装置的底部。
[0012]如上所述的一种用于相交隧道相似模型的物理模型试验架，优选地，所述底板下部可拆连接有加强结构。
[0013]如上所述的一种用于相交隧道相似模型的物理模型试验架，优选地，所述棱柱框架结构的侧面由多对尺寸相同的正方形组成。
[0014]如上所述的一种用于相交隧道相似模型的物理模型试验架，优选地，所述物理模型试验架还包括振动装置，所述振动装置设置在所述空腔内部。
[0015]如上所述的一种用于相交隧道相似模型的物理模型试验架，优选地，所述模型框架是由多根竖向构件与多根横向构件首尾可拆卸连接而成的棱柱框架结构，所述底板、挡板与所述模型框架的竖向构件、横向构件可拆连接。
[0016]如上所述的一种用于相交隧道相似模型的物理模型试验架，优选地，所述模型框架的侧面设有侧面加强结构，所述侧面加强结构为多根交错设置的竖向构件与横向构件，所述交错设置的竖向构件与横向构件与模型框架可拆连接。
[0017]如上所述的一种用于相交隧道相似模型的物理模型试验架，优选地，所述模型框架的侧面被交错设置的竖向构件与横向构件划分为若干框架单元，所述挡板被交错设置的竖向构件与横向构件划分为若干挡板单元，所述若干挡板单元与所述若干框架单元一一对应，所述挡板单元可拆连接在对应框架单元临近的竖向构件、横向构件上。
[0018]如上所述的一种用于相交隧道相似模型的物理模型试验架，优选地，所述物理模型试验架还包括反重力架，所述反重力架为矩形框架，所述加压结构、底板、模型框架、挡板均设置在矩形框架内部；
[0019]所述加强结构与所述矩形框架的底部可拆连接；
[0020]所述加压装置顶部与所述矩形框架的顶部可拆连接。
[0021]如上所述的一种用于相交隧道相似模型的物理模型试验架，优选地，所述空腔上方设置多个加压装置，所述多个加压装置底部转动连接至同一个加压台面，所述多个加压装置的顶部可拆连接在所述矩形框架的顶部。
[0022]如上所述的一种用于相交隧道相似模型的物理模型试验架，优选地，所述反重力架包括多个相同结构、尺寸的矩形框架，所述多个相同结构、尺寸的矩形框架相互平行，所述多个加压装置的顶部可拆连接在所述多个相同结构、尺寸的矩形框架的顶部。
[0023]与最接近的现有技术相比，本申请实施例的技术方案具有如下有益效果：
[0024]1.设计一种模型框架，针对立体交叉隧道相似模型的试验研究，可在满足不小于三倍相似模型洞径尺寸的围岩边界条件同时，还可模拟多种不同角度立体交叉的情景，具有较广的适用范围；
[0025]2.设置加压装置与加压台面转动连接，通过调整加压台面的压面角度，来实现对断层倾面的快速模拟，简单快捷，且成本较低；
[0026]3.同时设置振动装置与加压装置，可同时研究动载荷、静载荷影响下的立体交叉隧道变化情况；
[0027]4.挡板单元与模型框架单元一一对应，隧道开挖时，可通过拆除对应的挡板单元进行开挖，方便快捷，相比于在挡板上开槽、挖洞，本方法灵活度更高，且可重复利用，节约成本。
附图说明
[0028]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。其中：
[0029]图1为底板加强结构示意图；
[0030]图2为激振器布置图；
[0031]图3为模型试验架侧视结构示意图；
[0032]图4为模型试验架正视结构示意图；
[0033]图5为加压装置水平夯实示意图；
[0034]图6为加压装置倾斜夯实示意图；
[0035]图7为立体交叉隧道相似模型开挖示意图。
[0036]附图标记说明：
[0037]1‑
底板、2
‑
模型框架、3
‑
反重力架、4
‑
挡板、5
‑
加压装置、6
‑
振动装置、7
‑
加压台面、8
‑
第一隧道相似模型、9
‑
第二隧道相似模型、10
‑
加强结构、11
‑
加强梁。
具体实施方式
[0038]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于立体交叉隧道相似模型的物理模型试验架，其特征在于：所述物理模型试验架包括模型框架、挡板、底板、加压结构；所述模型框架为棱柱框架结构，所述棱柱框架结构包括多对相对设置的侧面，所述多对相对设置的侧面为尺寸相同的矩形；所述底板设置在所述模型框架的底面，所述挡板设置在所述模型框架的侧面，所述模型框架被挡板、底板围合成一个顶部开口的空腔；所述加压结构设置在所述空腔上方，所述加压结构包括加压装置与加压台面，所述加压台面转动连接在加压装置的底部。2.根据权利要求1所述的一种用于立体交叉隧道相似模型的物理模型试验架，其特征在于：所述底板下部可拆连接有加强结构。3.根据权利要求1所述的一种用于立体交叉隧道相似模型的物理模型试验架，其特征在于：所述棱柱框架结构的侧面由多对尺寸相同的正方形组成。4.根据权利要求1所述的一种用于立体交叉隧道相似模型的物理模型试验架，其特征在于：所述物理模型试验架还包括振动装置，所述振动装置设置在所述空腔内部。5.根据权利要求1所述的一种用于立体交叉隧道相似模型的物理模型试验架，其特征在于：所述模型框架是由多根竖向构件与多根横向构件首尾可拆卸连接而成的棱柱框架结构，所述底板、挡板与所述模型框架的竖向构件、横向构件可拆连接。6.根据权利要求5所述的一种用于立体交叉隧道相似模型的物理模型试验架，其特征在于：所述模型框架的侧面设有侧面加强结...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶志刚，杜志锋，毛亚东，刘凇源，王翔，杨佩熹，秦可，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：新型
国别省市：