[发明专利]降雨条件下隧道穿越滑坡体影响的模型试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种公路隧道工程以及建筑工程中的滑坡灾害模型试验装置，具体涉及一种降雨条件下隧道穿越滑坡体影响的模型试验装置。

背景技术

随着地下隧道工程施工的广泛发展，越来越多的复杂工况及施工难题相继出现，随之而来的地质灾害问题也愈渐显著。尤其在我国中西部山区等地层破碎、地质条件复杂而且气候多变的地域，矿山、水利工程、交通线路等涉及隧道的开发项目不可避免地会引发滑坡灾害，另外多降雨气候条件更会加剧滑坡的形成，给工程的施工以及使用带来极大的威胁。因此有必要针对降雨条件下隧道穿越滑坡体的影响效应做更加深入的研究。

国内外相关学者针对降雨条件下隧道穿越滑坡体影响效应的研究方法主要是理论分析法、数值模拟法以及现场监测法。理论分析法是利用弹性理论，通过假定对研究模型进行简化，但在一定程度上不能准确考虑隧道与滑坡体之间的复杂关系，并且计算量大；数值模拟方法一般需要借助大型商用软件，数值模型的建立较为复杂且计算耗时。此外，由于土工测试仪器设备的限制很难获得精确的土体物理力学参数，而土体参数的变化对数值模拟结果影响很大，因此容易造成计算结果的偏差。现场监测方法是获取隧道穿越滑坡体时周围土体变形的手段之一，但是受仪器设备以及人为观察因素等限制，现场测试结果具有一定偏差，同时现场监测需要投入一定量的人力物力，现场预埋测试元件非常容易在施工中受到破坏，从而延误监测乃至得到错误监测信息。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种降雨条件下隧道穿越滑坡体影响的模型试验装置，实现对隧道穿越滑坡体的不同开挖方向以及不同开挖速度的施工行为的模拟，准确测量隧道周围地层土体变形并进行分析。

本发明为解决其技术问题而采用技术方案是：一种降雨条件下隧道穿越滑坡体影响的模型试验装置，包括模型箱、隧道衬砌模型、隧道开挖施工模拟装置、一个降雨模拟装置，特征在于：所述模型箱内填入黏土形成从左侧至右侧向下的滑床，所述滑床内设有滑体，所述模拟箱中土体内部水平放置隧道衬砌模型，所述隧道衬砌模型内设有隧道开挖施工模拟装置，隧道衬砌模型由圆形橡胶绝热板分隔成若干段隧道，每段隧道内横向粘贴两个电阻应变片，用于衬砌的应变测量，每段隧道内绕有相等长度的电阻丝，电阻丝通过导线连接控制器，每段隧道内充有石蜡，使其对衬砌的压力与计算得到的填土完成后衬砌外表面的土压力相等，并且通过石蜡的分段融化来模拟隧道分段开挖以及通过对石蜡内所通电阻的控制来模拟隧道不同开挖速度；位于隧道衬砌模型上、下土体中和滑体表面分别固定有百分表探头，百分表探头通过预埋铝合金细管及其内部的柔性钢丝细线连接百分表，用于测量土体内部的单向位移；所述模拟箱上端装有降雨模拟装置，降雨模拟装置包括若干个位移计、进水阀门7和出水阀门，每个位移计通过位移计支架固定在土体表面、土体内部以及隧道顶部，用于土体表面以及深层土体的纵向变形测量，通过进水阀门和出水阀门控制和调节降雨强度，从而模拟不同降雨强度下隧道穿越滑坡体开挖对周围土体的影响。

所述柔性钢丝细线一端连接埋在测点位置的探头，一端连接百分表，所述铝合金细管约束柔性钢丝只在一个方向运动，从而消除干扰，精确测量测点处土体的单向位移。

所述滑体表面固定多个铁片，将百分表探杆直接固定在每个铁片上，用于测得每个测点的位移。所述滑体表面铺垫双层塑料薄膜，用于模拟滑坡面滑动。

本发明的有益效果是：