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原文传递一种模拟高铁隧道衬砌裂缝真实形态的实验装置及方法

专利名称：	一种模拟高铁隧道衬砌裂缝真实形态的实验装置及方法
摘要：	本发明涉及隧道工程技术领域，涉及一种模拟高铁隧道衬砌裂缝真实形态的实验装置及方法，其包括含初始预制裂缝衬砌结构模型，含初始预制裂缝衬砌结构模型设有初始预制裂缝，初始预制裂缝周边布置有裂缝监测系统，裂缝监测系统包括声发射传感器和裂缝采集仪，声发射传感器和裂缝采集仪均与一数据采集仪连接；含裂缝衬砌结构模型外侧设有裂缝二次扩展激发装置，裂缝二次扩展激发装置使初始预制裂缝发生二次扩展，形成裂缝尖端。本发明能够较佳地模拟高铁隧道衬砌裂缝真实形态。
专利类型：	发明专利
申请人：	西南科技大学;西南交通大学
发明人：	韩翔宇;肖清华;刘建国;李聪明;邱泽民;陈桥枫
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-11T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-14T00:00:00+0800
申请号：	CN202310847068.2
公开号：	CN117054516A
代理机构：	北京云嘉湃富知识产权代理有限公司
代理人：	刘士畅
分类号：	G01N29/04;G01N29/14;G01N3/38;G;G01;G01N;G01N29;G01N3;G01N29/04;G01N29/14;G01N3/38
申请人地址：	621000 四川省绵阳市涪城区青龙大道中段59号;
主权项：	1.一种模拟高铁隧道衬砌裂缝真实形态的实验装置，其特征在于：包括含初始预制裂缝衬砌结构模型(5)，含初始预制裂缝衬砌结构模型(5)设有初始预制裂缝(11)，初始预制裂缝(11)周边布置有裂缝监测系统(6)，裂缝监测系统(6)包括声发射传感器(7)和裂缝采集仪(8)，声发射传感器(7)和裂缝采集仪(8)均与一数据采集仪(9)连接；含裂缝衬砌结构模型(5)外侧设有裂缝二次扩展激发装置(4)，裂缝二次扩展激发装置(4)使初始预制裂缝(11)发生二次扩展，形成裂缝尖端(12)。 2.根据权利要求1所述的一种模拟高铁隧道衬砌裂缝真实形态的实验装置，其特征在于：数据采集仪(9)连接有电脑(10)。 3.根据权利要求1所述的一种模拟高铁隧道衬砌裂缝真实形态的实验装置，其特征在于：裂缝二次扩展激发装置(4)为锤击式电磁振动器。 4.根据权利要求3所述的一种模拟高铁隧道衬砌裂缝真实形态的实验装置，其特征在于：锤击式电磁振动器由小到大缓慢调整振动器参数，使初始预制裂缝(11)发生二次扩展，形成裂缝尖端(12)。 5.根据权利要求4所述的一种模拟高铁隧道衬砌裂缝真实形态的实验装置，其特征在于：振动器参数包括频率、振幅和冲击力。 6.一种模拟高铁隧道衬砌裂缝真实形态的方法，其特征在于：其采用如权利要求1-5中任一所述的一种模拟高铁隧道衬砌裂缝真实形态的实验装置，并包括以下步骤：一、采用相似比1:20制备含初始预制裂缝衬砌结构模型(5)；二、根据所需要预制裂缝的尺寸，计算所需要的初始裂缝预制单元(1)的数目，然后将裂缝预制单元(1)进行横向、竖向及厚度方向的组合，得到组合装置；三、采用保鲜膜将所述组合装置进行包裹，然后按照裂缝预制要求置于含初始预制裂缝衬砌结构模型(5)中，对含初始预制裂缝衬砌结构模型(5)进行养护；四、待含初始预制裂缝衬砌结构模型(5)养护完成后，取出所述组合装置，得到初始预制裂缝(11)，采用裂缝采集仪(8)对初始预制裂缝(11)进行初步测量，确保初始预制裂缝(11)尺寸符合要求，实现对高铁衬砌裂缝宏观裂缝区的模拟；五、将裂缝二次扩展激发装置(4)布置于含初始预制裂缝衬砌结构模型(5)外侧，使初始预制裂缝(11)发生二次扩展，同时监测初始预制裂缝(11)二次扩展状态；六、当裂缝监测系统(6)采集到裂缝扩展信号时，移除裂缝二次扩展激发装置(4)；此时，初始预制裂缝(11)已完成二次扩展，形成裂缝尖端(12)，实现对高铁衬砌裂缝微裂区的模拟；七、采用裂缝采集仪(8)测量初始预制裂缝(11)和裂缝尖端(12)的尺寸、形状，此时，即可实现高度还原实际工程中高铁衬砌裂缝的真实形态。 7.根据权利要求6所述的一种模拟高铁隧道衬砌裂缝真实形态的方法，其特征在于：裂缝预制单元(1)为钕铁硼磁铁薄片。