[发明专利]一种隧道洞口边坡稳定性模拟系统及使用方法

权利要求书

1.一种隧道洞口边坡稳定性模拟系统，其特征在于，包括基本框架、隧道模型系统、降雨模拟系统、边坡支护模拟系统、位移监测装置和数据处理装置，其中：

所述基本框架包括用于盛装试验土体材料的模型箱，所述模型箱设有可拆卸的顶板，所述模型箱进口侧和出口侧分别连有倾斜布置的盖板，所述盖板上设有用于安装隧道模型的通孔；

所述隧道模型系统包括空心管状的隧道模型和实心圆柱状的推进装置，所述隧道模型和推进装置的管径相同且同轴设置；

所述降雨模拟系统设于模型箱上方，用于向隧道洞口边坡模拟降雨；

所述边坡支护模拟系统设于隧道洞口边坡处，用于对隧道洞口边坡进行模拟支护处理；

所述位移监测装置设于隧道洞口边坡土体中，用于对边坡位移进行监测；

所述数据处理装置与所述位移监测装置相连，用于对位移监测装置反馈的数据进行储存、分析并处理位移变化数据。

2.根据权利要求1所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统，其特征在于，所述基本框架还包括分别设置在模型箱进口侧和出口侧的工作台，所述工作台下方设有能伸缩的脚架。

3.根据权利要求1所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统，其特征在于，所述降雨模拟系统包括渗水管、输水管、回水管、集水槽、水箱和抽水装置，所述渗水管设于隧道洞口边坡上方，所述抽水装置连接水箱与输水管，所述输水管与渗水管相连，所述集水槽设于工作台上并靠近边坡位置，所述回水管连接集水槽与水箱。

4.根据权利要求3所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统，其特征在于，所述渗水管上设有多个等间距的出水孔。

5.根据权利要求4所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统，其特征在于，所述渗水管、输水管、回水管、集水槽和水箱均由不锈钢制成。

6.根据权利要求1所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统，其特征在于，所述边坡支护模拟系统包括锚杆、钢筋网和混凝土喷射设备，所述锚杆设置在模型箱内的试验土体中，所述钢筋网设置在隧道洞口边坡上并与锚杆相连，所述混凝土喷射设备用于向钢筋网上喷射混凝土。

7.根据权利要求1所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统，其特征在于，所述位移检测装置为位移计，所述位移计布置在边坡表层中。

8.根据权利要求1-7之一所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统，其特征在于，所述盖板与模型箱底部铰接，所述盖板上还有位置锁定螺钉。

9.根据权利要求8所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统，其特征在于，所述模型箱上设有用于标识盖板倾斜角度的刻度尺。

10.根据权利要求9所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统，其特征在于，所述盖板为伸缩式结构。

11.根据权利要求1所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统，其特征在于，所述隧道模型为空心结构的PE管，所述推进装置为实心圆柱状的不锈钢管。

12.根据权利要求11所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统，其特征在于，所述推进装置的端部设有抽拉手柄。

13.一种如权利要求1-12任一所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、调节盖板的倾斜角度，同时对应调整工作台高度；

b、向调整好的模型箱内填充试验土体材料至通孔底部后压平土体；

c、将推进装置穿过盖板上通孔后水平放入模型箱；

d、向模型箱内继续填满试验土体材料；

e、盖上顶板并压实土体，待土体模型压实成型后，移除顶板和盖板；

f、将推进装置从土体模型中抽出，将隧道模型同步插入。

14.根据权利13所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统使用方法，其特征在于，所述试验土体材料为与隧道施工现场的实际土层相似的土层材料。

15.根据权利13所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统使用方法，其特征在于，在所述步骤e之后，根据试验需要对成型后的土体模型进行边坡支护。

16.根据权利13所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统使用方法，其特征在于，在所述步骤f之后，根据试验需要对土体模型进行模拟降雨。

17.根据权利13所述的隧道洞口边坡稳定性模拟系统使用方法，其特征在于，需改变步骤a中盖板的倾斜角度进行重复试验。