[发明专利]一种循环动载土体沉降的模型试验装置及试验方法

说明书

一种循环动载土体沉降的模型试验装置及试验方法，包括模型箱、隧道模型、电液伺服动力加载系统、沉降监测系统以及控制系统；所述模型箱内填充有土体，并且土体内设置有隧道模型，模型箱上方设置有电液伺服动力加载系统，电液伺服动力加载系统和沉降监测系统均与控制系统相连；电液伺服动力加载系统包括电液伺服作动器、动力控制设备与试验支座框架，其中，动力控制设备内部设置有电动机，电动机连接有油压泵，油压泵与电液伺服作动器相连。本发明使用方便，简单，更加高效获取相关试验数据，有很大的应用与推广价值。本发明适用于各类地层长期沉降量的分析与预测，试验所得数据可为长期循环荷载作用下土体沉降反演分析提供依据。

技术领域

本次发明涉及的是一种建筑工程技术领域中的技术装置，具体是一种循环动载土体沉降的模型试验装置及试验方法。

背景技术

作用在地基或土工建筑物上的动荷载种类有很多，如机器运转的惯性力、车辆行驶的移动荷载、爆破引起的冲击荷载，风荷载及地震荷载。在实际地下空间工程中，动荷载往往对土体产生较大影响。张志强等于2016年在《地下空间与工程学报》发表了《列车振动对黄土地铁隧道结构影响研究现状》。该文指出列车运行时振动产生的基底动应力幅值小，但作用时间长、次数多，是影响地铁区间隧道结构运行安全性的主要因素之一。地层在地铁行车循环荷载作用下产生塑形变形，因此长期循环动荷载是引起土体沉降的重要因素。

经现有的技术文献检索发现，目前由于我国不同地域，土的性质差异较大，地下工程如地铁隧道建设工程中，针对地层受长期循环动荷载作用下的沉降值研究大多以建模、推导与分析为主，尽管考虑到的影响因素越来越多，但有时与工程实际往往相差较大，需要不断调整与改进。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述缺陷或不足，提供一种循环动载土体沉降的模型试验装置及试验方法，该装置能够结合相关现场工程概况与地质条件，模拟预测长期循环动荷载下引起土体沉降。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种循环动载土体沉降的模型试验装置，包括模型箱、隧道模型、电液伺服动力加载系统、沉降监测系统以及控制系统；所述模型箱内填充有土体，并且土体内设置有隧道模型，电液伺服动力加载系统与隧道模型相连，电液伺服动力加载系统和沉降监测系统均与控制系统相连；电液伺服动力加载系统包括电液伺服作动器、动力控制设备与试验支座框架，其中，动力控制设备内部设置有电动机，电动机连接有油压泵，油压泵与电液伺服作动器相连。

本发明进一步的改进在于，油压泵还连接有冷却系统。

本发明进一步的改进在于，模型箱包括钢板底座、型钢框架和有机玻璃板；钢板底座上设置有4块有机玻璃板，4块有机玻璃板相连形成空腔，有机玻璃板外侧设置有型钢框架。

本发明进一步的改进在于，钢板底座的底面设置有橡胶减震垫。

本发明进一步的改进在于，试验支座框架包括钢管支架以及高度能够调节的混凝土支撑板；混凝土支撑板水平设置，钢管支架为两对并且竖直设置，混凝土支撑板通过螺栓固定在两对钢管支架上，钢管支架下端通过螺栓固定于钢板底座上；电液伺服作动器固定于混凝土支撑板上，并且电液伺服作动器的下端穿过混凝土支撑板。

本发明进一步的改进在于，控制系统包括数据采集仪、数据处理器以及控制主机；数据采集仪与沉降监测系统相连，数据采集仪与数据处理器相连，数据处理器将处理后的试验数据传输至控制主机。

本发明进一步的改进在于，沉降监测系统包括载荷传感器、位移传感器和若干柔性位移计；载荷传感器设置于电液伺服作动器的加压下端，实时监测循环动载施加值；若干位移传感器设置于电液伺服作动器的缸筒一侧，实时监测隧道模型底部位移值；载荷传感器位移传感器和若干柔性位移计均与数据采集仪相连。