【技术实现步骤摘要】
本申请涉及地下结构模型试验，尤其涉及一种循环动载下的地层特性模拟试验装置及试验方法。
技术介绍
1、随着社会发展和城市化的不断进行，城市地下空间的利用率也在不断提高。而城市中车辆增加、工程施工、轨道交通等周期性的循环动载工况会对城市的地下空间产生显著的影响，这些循环动载会影响地下空间地层的结构稳定性，降低地下空间的服务寿命，造成严重的安全隐患。
2、当前，对于地层特性的分析多以理论建模分析和地层沉降分析为主，这些研究方法或者测量手段在一定程度上都可以对地层特性进行描述，从而对于地下空间的安全预警等方面具有一定的指导作用。然而，理论建模分析很难考虑不同地区地层特性差异带来的影响，且由于地层特性的参数多，无法准确确定其合理范围，也就存在较大的误差；而地层沉降只能对地层已经发生的宏观沉降和变化进行测量，在得到测量结果的时候，所检测的地层已经发生了位移变化，并不能揭示地层物理力学性质的变化与地层沉降之间的内在联系。
3、因此，如何提供一种循环动载下的地层特性模拟试验装置及试验方法，能够对地层在循环动载条件下的地层特性进行量化分析，以成为本领域人员的研究重点。
技术实现思路
1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、为此，本申请的第一个目的在于提出一种循环动载下的地层特性模拟试验装置和试验方法，可以建立地层对振动的衰减量以及循环动载条件与地层塌陷临界点之间的关系，为地下空间地层特性的研究提供定量化数据。
3、为达上述目的
4、模型箱，所述模型箱底部设有开口，所述开口自所述模型箱的底部向顶部延伸形成一空腔，所述空腔内装载有地层样品；
5、振动单元，设置在所述模型箱上部，并向所述地层样品模拟输出循环动载；
6、接收单元，设置在所述地层样品的内部，用于对周侧所述地层样品的循环动载进行采集，输出循环动载的接收参数；
7、控制单元，与所述振动单元和所述接收单元通讯连接，用于控制所述振动单元输出的循环动载的输出参数，并接收所述接收单元输出的循环动载的接收参数；所述控制单元被配置为能够根据循环动载的输出参数和接收参数，输出所述地层样品对循环动载的衰减量，以及对所述地层样品的地层特性的量化表征。
8、在一种可能的实施方式中，所述振动单元由多个弥散分布的振动器组成，多个所述振动器之间相互搭配，共同向所述地层样品模拟循环动载。
9、在一种可能的实施方式中，所述振动器包括相互连接的振动电机和偏心轮，所述偏心轮在所述振动电机的驱动下产生周期性振动。
10、在一种可能的实施方式中，所述接收单元由多个弥散分布的接收器组成，以对所述地层样品不同位置的循环动载进行接收和参数采集。
11、在一种可能的实施方式中，所述接收器包括振动接收传感器和存储器，所述振动接收传感器用于接收所述地层样品传递而来循环动载，所述存储器用于对所述振动接收传感器采集的循环动载的参数进行存储。
12、在一种可能的实施方式中，所述接收器还包括壳体和底座，所述振动接收传感器和所述存储器共同设置在所述底座上，并位于所述壳体和所述底座相互连接形成的密封腔体内，与所述地层样品相间隔。
13、在一种可能的实施方式中，所述模型箱的底部还设有一横梁，所述横梁贯穿所述开口，为所述地层样品能够填充在所述空腔之内提供底部支撑。
14、在一种可能的实施方式中，所述控制单元包括：
15、控制器，与所述振动单元通讯连接，用于控制所述振动单元输出的循环动载的输出参数；
16、电子计算机，与所述控制器和所述接收单元通讯连接，用于试验装置的驱动控制、试验数据的记录和处理。
17、为达上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种循环动载下的地层特性模拟试验方法，包括采用上述任意一种实施方式中所述的循环动载下的地层特性模拟试验装置，还包括：
18、提供装载有所述地层样品的所述模型箱，并将所述接收单元预埋于所述地层样品内的预设位置，以对周侧所述地层样品的循环动载进行采集，输出循环动载的接收参数；
19、于所述模型箱的顶部设置振动单元，以向所述地层样品模拟输出循环动载，直至所述地层样品在所述模型箱内所述地层样品发生断层或坍塌；
20、所述控制单元基于所述振动单元输出的循环动载的输出参数和所述接收单元输出的循环动载的接收参数，输出所述地层样品对循环动载的衰减量与所述地层样品的地层特性之间量化关系。
21、在一种可能的实施方式中，所述于所述模型箱的顶部设置振动单元的步骤之前，还包括：
22、对目标区域的循环动载水平进行实测，获取目标区域循环动载的实测数据；
23、对所述实测数据进行统计和处理，模拟计算所述振动单元在所述模型箱顶部的位置分布和振动条件。
24、本申请至少包括如下有益效果：
25、本申请提供了一种循环动载下的地层特性模拟试验装置及试验方法，该试验装置包括模型箱、振动单元、接收单元和控制单元，其中，振动单元设置在模型箱上，接收单元预埋于地层样品内，控制单元则与振动单元和接收单元通讯连接。通过振动单元能够对地层样品输出循环动载和接收单元则能够对地层样品传递的循环动载进行接收和参数采集，并利用控制单元对振动单元的输出参数和接收单元的采集参数计算地层样品对循环动载的衰减量，并基于地层样品对循环动载的衰减量实现对地层样品的地层特性的量化表征，为地下空间安全预警提供定量化依据。
26、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
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1.一种循环动载下的地层特性模拟试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述振动单元由多个弥散分布的振动器组成，多个所述振动器之间相互搭配，共同向所述地层样品模拟循环动载。
3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述振动器包括相互连接的振动电机和偏心轮，所述偏心轮在所述振动电机的驱动下产生周期性振动。
4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述接收单元由多个弥散分布的接收器组成，以对所述地层样品不同位置的循环动载进行接收和参数采集。
5.根据权利要求4所述的试验装置，其特征在于，所述接收器包括振动接收传感器和存储器，所述振动接收传感器用于接收所述地层样品传递而来循环动载，所述存储器用于对所述振动接收传感器采集的循环动载的参数进行存储。
6.根据权利要求5所述的试验装置，其特征在于，所述接收器还包括壳体和底座，所述振动接收传感器和所述存储器共同设置在所述底座上，并位于所述壳体和所述底座相互连接形成的密封腔体内，与所述地层样品相间隔。
7.根据权利要求1所述的试
8.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述控制单元包括：
9.一种循环动载下的地层特性模拟试验方法，采用权利要求1～8任意一项所述的循环动载下的地层特性模拟试验装置，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的试验方法，其特征在于，所述于所述模型箱的顶部设置振动单元的步骤之前，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种循环动载下的地层特性模拟试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述振动单元由多个弥散分布的振动器组成，多个所述振动器之间相互搭配，共同向所述地层样品模拟循环动载。
3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述振动器包括相互连接的振动电机和偏心轮，所述偏心轮在所述振动电机的驱动下产生周期性振动。
4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述接收单元由多个弥散分布的接收器组成，以对所述地层样品不同位置的循环动载进行接收和参数采集。
5.根据权利要求4所述的试验装置，其特征在于，所述接收器包括振动接收传感器和存储器，所述振动接收传感器用于接收所述地层样品传递而来循环动载，所述存储器用于对所述振动接收传感器采集的循环动载...
【专利技术属性】
技术研发人员：张博，杨敬虎，颜丙乾，程业，甘一雄，张泽玮，齐庆杰，崔大尉，柴佳美，
申请(专利权)人：煤炭科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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