详情

原文传递一种越江地铁隧道动力特性离心模型试验装置及其试验方法

专利名称：	一种越江地铁隧道动力特性离心模型试验装置及其试验方法
摘要：	一种越江地铁隧道动力特性离心模型试验装置，试验装置包括箱体组合、模拟隧道管片、外置高速相机和加载控制装置；所述箱体组合包括空心箱体、密封板及注水孔，所述空心箱体的前端面板设置有透明板，所述空心箱体的后端面从上到下设有多个用于不同隧道埋深的矩形孔，所述密封板恰可嵌入矩形孔并对矩形孔形成密封；所述加载控制装置安装于模拟隧道管片内，所述模拟隧道管片的前后端和空心箱体的前后端面均密封连接；所述注水孔位于空心箱体底部；空心箱体的顶板可拆卸；空心箱体采用钢箱与亚克力板的组合，保证箱体强度的同时可以清晰的观察振动过程中隧道周边土体的变形；实现了不同隧道埋深及实现箱体内部土体的饱和以及不同水深的工况模拟。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	长江水利委员会长江科学院
发明人：	张志华;许文涛;王可;许文盛;王一峰;卢健;蔡道明;董林垚;杨晶;邓灵敏;崔豪
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910844593.2
公开号：	CN110487989A
代理机构：	武汉楚天专利事务所
代理人：	胡江
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	430010 湖北省武汉市黄浦大街23号
主权项：	1.一种越江地铁隧道动力特性离心模型试验装置，其特征在于：试验装置包括箱体组合(1)、模拟隧道管片(2)、外置高速相机(3)和加载控制装置(4)；所述箱体组合(1)包括空心箱体(1-1)、密封板(1-2)及注水孔(1-3)，所述空心箱体(1-1)的前端面板设置有透明板(1-11)，所述空心箱体(1-1)的后端面从上到下设有多个用于不同隧道埋深的矩形孔(1-12)，所述密封板(1-2)恰可嵌入矩形孔(1-12)并对矩形孔形成密封；所述加载控制装置(4)包括安装在矩形孔(1-12)上的安装板(4-1)、悬臂钢梁(4-2)、激振器(4-3)及内置高速相机(4-4)，所述悬臂钢梁(4-2)固定设置于安装板(4-1)的中部，激振器(4-3)安装于悬臂钢梁(4-2)前部的下端面，悬臂钢梁(4-2)的上端面固定设有前端伸出悬臂钢梁的相机支杆(4-5)，内置高速相机(4-4)与相机支杆(4-5)的前端相铰接；所述加载控制装置安装于模拟隧道管片(2)内，模拟隧道管片(2)的前后端和空心箱体(1-1)的前后端面均密封连接；所述注水孔(1-3)位于空心箱体(1-1)底部；透明板(1-11)和空心箱体(1-1)的顶板均为可拆卸结构。 2.根据权利要求1所述的越江地铁隧道动力特性离心模型试验装置，其特征在于：所述空心箱体(1-1)的顶面两侧上还设有起吊耳(1-4)，所述起吊耳上开有起吊孔；所述空心箱体(1-1)的顶板上开有吊耳插孔(1-6)，当空心箱体(1-1)的顶板安装在空心箱体(1-1)顶面上时，起吊耳(1-4)恰好嵌入吊耳插孔(1-6)。 3.根据权利要求2所述的越江地铁隧道动力特性离心模型试验装置，其特征在于：所述空心箱体(1-1)采用钢板制作，所述透明板(1-11)采用亚克力板制作，所述亚克力板通过螺钉与钢板固定连接。 4.根据权利要求2所述的越江地铁隧道动力特性离心模型试验装置，其特征在于：所述密封板(1-2)的背面、安装板(4-1)的背面、空心箱体(1-1)的顶板均设有把手。 5.根据权利要求2所述的越江地铁隧道动力特性离心模型试验装置，其特征在于：所述加载控制装置安装板(4-1)的密封板上设有调节通孔(4-11)，调节通孔(4-11)和螺栓相配合可实现对加载控制装置高度位置的微调，从而调整调节激振器与模拟隧道管片的相对位置，保证两者接触良好。 6.根据权利要求2所述的越江地铁隧道动力特性离心模型试验装置，其特征在于:所述外置高速相机(3)通过连接螺栓与离心机吊篮固定连接。 7.根据权利要求2所述的越江地铁隧道动力特性离心模型试验装置的试验方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，确定隧道埋深，确定模拟隧道管片(2)放置初始位置；步骤2，根据模拟隧道管片(2)放置初始位置，将模拟隧道管片(2)安装在和初始位置最接近的后端面矩形孔(1-12)位置处，其他矩形孔(1-12)用密封板(1-2)密封；步骤3，在箱体里分层填装土样并压实，填装高度至模拟隧道管片(2)底部；步骤4，将预先做好的模拟隧道管片安放在土层中部，确保模拟隧道管片中线与箱体底板的中线重合；模拟隧道管片一侧开口被亚克力板密封，另一侧为箱体后侧钢板预留口，以便后续安装加载控制装置；步骤5，继续分层填装土样并压实，土样填装高度与隧道埋深保持一致；步骤6，组装加载控制装置；激振器通过螺钉固定在悬臂钢梁上，悬臂梁与带槽密封板焊接，高速相机通过螺钉安装在悬臂梁顶部，高速相机对准激振器激振点；步骤7，安装加载控制装置；将组装好的加载控制装置通过箱体后侧钢板预留口穿入模拟隧道管片内，通过螺钉将带槽密封板与箱体后侧钢板固定，通过槽口可以调节激振器与模拟隧道管片的相对位置，保证激振器激振点碰触模拟隧道管片内壁，实现微调；步骤8，确定加载控制装置安装完好后，安装空心箱体(1-1)的顶面，空心箱体(1-1)的顶面与箱体顶部沿壁通过螺钉连接；空心箱体(1-1)的顶面安装完成后，利用玻璃胶对箱体后侧钢板上密封板、带槽密封板、亚克力板以及空心箱体(1-1)的顶面四周缝隙进行打胶密封，待胶体干燥；步骤9，将离心机模型箱吊起，安放在离心机一侧吊篮上，用螺钉将箱体底部钢板与离心机吊篮固定；步骤10，土样饱和与水压设定；在离心机模型箱底部注水口套上水管进行注水，水流流速不要太快；当水面超过土层顶面时，以设计水压控制水面高度，静置饱和23-25小时；此时整套设备设置完成，可进行离心试验。
所属类别：	发明专利