[发明专利]地下洞室相似模拟试验系统

说明书

本发明公开了一种地下洞室相似模拟试验系统，包括壳体和设置在壳体内的试样承载平台，还包括可改变试样温度值的温度调控系统和用于在不同温度值下对试样施加荷载的荷载加载系统；温度调控系统包括设置在壳体内并用于对试样加热的的加热件和设置在壳体内并用于检测试样温度的温度传感器；通过温度调控系统可使得壳体内的地下洞室模拟试样达到不同的温度值，并分别在不同的温度值下对试样进行荷载加载，从而采集试样在不同温度值下的围岩受力变形情况，可对隧道开挖工程或其他地下洞室的围岩受力及变形特征在不同温度作用下的影响进行真实的模拟，能准确反映实际情况，在测试洞室的变形与应力等方面具有相当好的应用前景。

技术领域

本发明涉及岩土领域，特别涉及一种地下洞室相似模拟试验系统。

背景技术

隧道工程开挖由于地质条件的多样性而具有较高的复杂性，在进行洞室开挖前，为预见洞室洞壁围岩的破坏情况，需要进行洞室模拟实验。模拟实验能为数值计算模型的建立提供合理的参数以及为数值模拟的结构提供可靠对比及参考依据。现有的洞室模拟实验主要采集数据为内壁变形数据，以预测隧道或洞室的应力变形，并且这种模拟实验主要进行的是常温下的洞室模拟实验，高温实验仅仅是针对岩石的单一实验，没有对岩石地下洞室相似模型在温度效应的影响下进行的实验；而且现在隧道类火灾防控是一大难点，在发生火灾后隧道内温度会急剧升高，所以研究温度效应的影响很有必要。

因此，有必要提供一种地下洞室相似模拟试验系统，可对地下洞室在温度效应下的围岩受力及变形特征进行真实而有效的模拟，从而可反映不同温度下的地下洞室围岩受力及变形特征的实际情况。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种地下洞室相似模拟试验系统，可对地下洞室在温度效应下的围岩受力及变形特征进行真实而有效的模拟，从而可反映不同温度下的地下洞室围岩受力及变形特征的实际情况。

本发明的地下洞室相似模拟试验系统，包括壳体和设置在壳体内的试样承载平台，还包括可改变试样温度值的温度调控系统和用于在不同温度值下对试样施加荷载的荷载加载系统；温度调控系统包括设置在壳体内并用于对试样加热的的加热件和设置在壳体内并用于检测试样温度的温度传感器。

进一步，荷载加载系统包括固定架、水平加载装置和竖向加载装置，水平加载装置和所述竖向加载装置均固定设置在固定架上；水平加载装置的荷载加载端沿横向水平方向伸入壳体内并可相对于壳体沿竖向上下移动；竖向加载装置的荷载加载端沿竖向伸入壳体内并可相对于壳体沿横向水平方向移动。

进一步，试样承载平台以可相对壳体底部前后移动的方式设置在壳体内。

进一步，固定架为龙门架结构，水平加载装置为相对设置在固定架的两侧立柱上的两个。

进一步，荷载加载系统还包括对应每一水平加载装置设置并用于驱动其竖向移动的驱动机构Ⅰ，驱动机构Ⅰ包括驱动电机Ⅰ、由驱动电机Ⅰ驱动转动的丝杠Ⅰ和可沿丝杠Ⅰ轴向移动的滑块座Ⅰ，水平加载装置固定设置在滑块座Ⅰ上，固定架的立柱上设置有对滑块座Ⅰ导向并限位的滑轨Ⅰ。

进一步，竖向加载装置固定设置在固定架的横柱上，荷载加载系统还包括用于驱动竖向加载装置横向移动的驱动机构Ⅱ，驱动机构Ⅱ包括驱动电机Ⅱ、由驱动电机Ⅱ驱动转动的丝杠Ⅱ和可沿丝杠Ⅱ轴向移动的滑块座Ⅱ，竖向加载装置固定设置在滑块座Ⅱ上，固定架的横柱上设置有对滑块座Ⅱ导向并限位的滑轨Ⅱ。

进一步，壳体的侧壁上设置有用于水平加载装置的荷载加载端竖向移动的竖向条形孔，壳体的顶壁上设置有用于竖向加载装置的荷载加载端横向移动的横向条形孔，竖向条形孔和横向条形孔处均设置有可随所述荷载加载端运动自适应启闭的瓣膜。

进一步，壳体由绝缘隔热材料制成。

进一步，加热件为电阻加热丝。