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原文传递一种模拟非对称开挖基坑对下卧隧道影响的超重力模型试验装置及方法

专利名称：	一种模拟非对称开挖基坑对下卧隧道影响的超重力模型试验装置及方法
摘要：	本发明公开了一种模拟非对称开挖基坑对下卧隧道影响的超重力模型试验装置及方法，装置包括模型箱外框架系统，模型箱系统，所述模型箱系统包括模型箱，弃土箱，加载箱，所述模型箱外框架系统包括模型箱外框架，CDD相机支架，纵梁，横梁，电动取土器，光学量测系统包括CCD照相机，激光器。本发明可以探究隧道及隧道周围土体在临近或上部基坑非对称开挖情况下，隧道与基坑之间的土体变形规律，隧道变形受力规律，以及基坑开挖引起其他环境效应的响应规律。本发明可以模拟多种工况施工对于隧道的干扰，结合获取的土体位移场，可以为理论研究提供数据支持。本发明可以避免离心机停机开挖，可以减少离心机停机对土体的扰动，更加接近真实工况。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	徐日庆;申硕;程康;董梅;冯苏阳;朱坤垅;鞠露莹;黄兆江
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910234235.X
公开号：	CN109958147A
代理机构：	杭州求是专利事务所有限公司
代理人：	刘静;邱启旺
分类号：	E02D33/00(2006.01);E;E02;E02D;E02D33
申请人地址：	310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种模拟非对称开挖基坑对下卧隧道影响的超重力模型试验装置，其特征在于，包括模型箱外框架系统、模型箱系统、光学量测系统；所述模型箱外框架系统包括模型箱外框架、CDD相机支架、激光器槽；所述的模型箱外框架上有两根纵梁，纵梁上有纵梁滑轨，横梁设置在纵梁滑轨上，第一电动机控制第一螺杆旋转，第一螺母做直线运动，第一螺母控制横梁沿纵梁整体移动，横梁之上有两根小纵梁，小纵梁配有滑轨，第二电动机控制第二螺杆旋转，第二螺母做直线运动，第二螺母控制小纵梁沿横梁整体移动，小纵梁上装有电动取土器；所述模型箱系统包括模型箱、弃土箱、加载箱，模型箱为有机玻璃组成，模型箱内土体为人工合成透明土，模型箱侧面开有卸土口，模型箱内设有隧道模型，隧道模型为有机玻璃制成，隧道模型上设置土压力盒、弯矩测量点，所述的弯矩测试点由粘合在隧道模型上的电阻应变片构成，模型箱内设有围护结构模型，由有机玻璃构成，模型箱旁放置弃土箱和加载箱，所述的加载箱内放置有质量块，所述的质量块上附有起吊环，起吊环由橡胶构成，所述的弃土箱可以容纳开挖的地基土；所述的光学量测系统包括CCD照相机、激光器，CCD相机固定在CDD相机支架上，激光器固定在激光器槽上。 2.根据权利要求1所述的一种模拟非对称开挖基坑对下卧隧道影响的超重力模型试验装置，其特征在于，所述的隧道模型和围护结构模型表面涂环氧树脂后沾有熔融石英砂颗粒。 3.根据权利要求1所述的一种模拟非对称开挖基坑对下卧隧道影响的超重力模型试验装置，其特征在于，所述的人工合成透明土由熔融石英砂、溴化钙溶液组成；所述的熔融石英砂粒径为0.1～1.0mm，溴化钙溶液由固体溴化钙和蒸馏水构成，溴化钙溶液浓度为58％。 4.根据权利要求1所述的一种模拟非对称开挖基坑对下卧隧道影响的超重力模型试验装置，其特征在于，所述的激光器为片(线)光源激光器，所述的CCD相机的镜头轴线垂直于激光在试验土体中形成的激光面。 5.根据权利要求1所述的一种模拟非对称开挖基坑对下卧隧道影响的超重力模型试验装置，其特征在于，所述的电动取土器设有抓斗，抓斗上附有垫片，由双面齿条电动机控制双面齿条带动齿轮旋转，同时带动抓斗旋转，抓斗通过轴承与连杆固定，电动取土器上方设有单面齿条，单面齿条由单面齿条电动机控制，实现电动取土器上下移动。 6.一种应用权利要求1-5任一项所述装置的模拟非对称开挖下卧隧道的超重力模型装置试验方法，其特征在于，该方法包括：步骤1试验前将隧道模型和围护结构模型表面涂抹环氧树脂，并沾满熔融石英砂以保证其表面的粗糙度；步骤2：配置人工合成透明土，分层装填进模型箱；步骤3：待人工合成透明土装填至指定标高，将隧道模型和围护结构模型放入人工合成透明土中，连接土压力盒和应变电缆线至数采仪，并继续装填人工合成透明土至置顶标高；步骤4：将模型箱及模型箱外框架放入离心机，打开激光器发出激光，形成一观测面，利用CDD相机对土体进行连续拍照，同时控制电动取土器按预设情况进行开挖，开挖的土体放入弃土箱；步骤5：开挖完成后，控制电动取土器可以抓取加载箱内的质量块，实现对土体的加载；步骤6：试验完成后，打开卸土口，移去模型箱中的人工合成透明土。
所属类别：	发明专利