[实用新型]离心场中隧道地层损失对桩基础影响模拟系统

说明书

一种离心场中隧道地层损失对桩基础影响模拟系统，包括模型箱、隧道模型组件以及驱动该组件的第一步进电机；模型箱顶部通过撑板、侧板安装有一组线性滑台，线性滑台上安装有滚珠丝杆、第二步进电机和行星减速机，滚珠丝杆上套装有螺母滑块，螺母滑块内端固定有立轴安装块，立轴两端分别插装在立轴安装块中和撑板内端，缓冲弹簧套装在立轴上部；撑板内端下方安装有位移测量仪，立轴下端固定连接有力传感器，力传感器下端固定连接有单桩；第一、第二步进电机以及位移测量仪、力传感器分别与数据采集控制仪连接，数据采集控制仪与控制电脑连接。本实用新型真实模拟隧道开挖土层损失对群桩基础的影响，从而预测和分析隧道开挖过程中对邻边桩基础结构的影响。

技术领域：

本实用新型属于隧道开挖对桩基础影响模拟技术领域，具体涉及一种离心场中隧道地层损失对桩基础影响模拟系统。

背景技术：

随着经济发展，很多城市都面临着地上交通拥堵的情况，为了缓解地上交通拥堵所带来的压力，地下空间的利用就显得尤为重要，其中被广泛采用的解决方法是开挖地铁。地铁隧道的开挖不可避免的会产生隧道周围地层的损失，所谓底层损失就是在隧道开挖过程中对开挖前方的土层造成的扰动以及开挖结束以后隧道支护的形变和土层长期固结所带来的土层的沉降。特别是在城市地铁施工过程中，由于受到地下空间开挖的限制，很多地铁开挖不得不穿越高层桩基础结构的下方或者邻边。隧道开挖所造成的土层沉降，也就不可避免的会对上层桩基础或者邻边桩基础产生或多或少的影响。因此，研究隧道开挖对桩基础的影响对于评估隧道开挖安全以及高层建筑的安全是非常重要的。在所有研究方法中(数值模拟，现场检测，土工离心机)，土工离心机技术已经被广泛应用在很多高校和研究所，也是被广泛认可的一种研究方法。其原理是通过离心机加速使得模型的重度变大，这样就可以用模型模拟原型的应力分布从而实现与原型相似的应力应变变化。其优点相比于数值模拟是可以更准确的模拟真实复杂的土层结构，相比于现场检测可以更高效更快捷的进行数据采集和分析。

现阶段在土工离心机的模拟中，对桩基础的模拟很少考虑到上层结构刚度对桩土相互作用的影响，对上层结构的模拟主要以刚性连接(桩之间紧密连接，相互之间无法产生形变)独立安装(桩之间没有连接)柔性连接(桩之间用铝板连接，通过变换铝板的厚度实现对上层结构刚度的模拟)为主要方法。

发明内容：

本实用新型提供一种离心场中隧道地层损失对桩基础影响模拟系统，真实模拟上层结构的形变与隧道开挖导致的土层损失这两个因素对于群桩基础应力应变的影响，从而预测和分析隧道开挖过程中对邻边桩基础结构的影响，对于研究和预测隧道开挖对邻边建筑物结构安全的影响提供了新的研究方法。

本实用新型的技术解决方案是：一种离心场中隧道地层损失对桩基础影响模拟系统，包括由安装在离心机上的模型箱，模型箱中设有的隧道模型组件以及驱动隧道模型组件工作的第一步进电机构成的离心场中隧道地层损失模拟系统，其特征在于：所述模型箱的顶部水平固定有撑板，撑板的外端固定有侧板，所述侧板的内侧并排垂直安装有一组线性滑台，所述线性滑台上均垂直安装有滚珠丝杆，所述线性滑台的顶端均安装有第二步进电机和行星减速机，所述第二步进电机通过行星减速机驱动滚珠丝杆旋转；所述滚珠丝杆上套装有螺母滑块，通过滚珠丝杆带动螺母滑块沿线性滑台上的直线导轨上下运动；所述螺母滑块的内端固定有立轴安装块，中部带有环形凸台的立轴的上部插装在立轴安装块中，立轴的下部插装在撑板内端设有的直线轴承中，缓冲弹簧套装在立轴的上部，且缓冲弹簧的两端分别抵在环形凸台和立轴安装块上；所述撑板内端的下方安装有位移测量仪，且位移测量仪的下端连接有伸长片；所述立轴的下端固定连接有力传感器，力传感器的下端固定连接有单桩，所述伸长片与单桩顶端的基准面平齐固定连接；所述第一步进电机、第二步进电机、位移测量仪、力传感器分别与数据采集控制仪连接，所述数据采集控制仪与外部控制电脑连接。

相比于现有技术，本实用新型具有以下优点和效果：

1、自由度高，可以根据试验需求改变群桩基础数量和相对位置。