[发明专利]一种用于不均匀变形下的管涵-土相互作用试验系统及其试验方法

说明书

发明提供一种用于不均匀变形下的管涵‑土相互作用试验系统及其试验方法。该管涵试验系统包括试验台、两组驱动系统、管涵试验槽和试验数据采集系统。所述试验台包括上层平台板和下层平台板，以及支撑所述上层平台板和下层平台板的支撑腿。所述每组驱动系统包括驱动电机、管涵夹具、传动杆和导轨。所述导轨固定在下层平台板上。试验时，矩形框体内填筑土体。所述管涵布置在矩形框体内，两端被管涵夹具夹持。所述管涵的长度方向与导轨的方向垂直。所述驱动电机驱动传动杆在导轨上运动，进而调整管涵的水平位置。该管涵试验系统在实验室中开展排水管沉降变形监测模拟实验。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别涉及管涵实验系统。

背景技术

城市排水管网是具有城市防汛、雨污水排放及处理、再生水生产利用及污泥处理等功能的服务性基础设施。通常情况下，老化、腐蚀、扰动是排水管道损坏的主要原因。近年来，城市轨道交通及深基坑工程对城市排水管网的扰动日益加剧，管道沉降变形、破裂、渗漏引发地面塌陷事故时有发生，严重威胁着市民的生命和财产安全。为实现排水管的自动化监测预警，有效预防预控城市排水管的安全风险，需实验研究与城市排水管相适应的监测项目、监测技术、监测仪器设备、监测方法及控制指标。在实验室中开展排水管沉降变形监测模拟实验，可解决排水管埋设于地下，实验工作不便开展的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于不均匀变形下的管涵-土相互作用试验系统及其试验方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种用于不均匀变形下的管涵-土相互作用试验系统，包括试验台、管涵试验槽、两组驱动系统和试验数据采集系统。

所述试验台包括上层平台板和下层平台板，以及支撑所述上层平台板和下层平台板的支撑腿。所述上层平台板的板面上设置有矩形孔洞。

所述管涵试验槽包括试验槽底板和两块试验槽侧板。所述试验槽底板固定在上层平台板的下表面。所述试验槽底板将矩形孔洞的中部封堵。所述试验槽侧板垂直布置在试验槽底板上表面。

所述每组驱动系统包括驱动电机、管涵夹具、传动杆和导轨。所述管涵夹具整体为一个矩形块体。这个矩形块体的中心设置有与管涵截面尺寸相匹配的夹持孔。所述管涵夹具可轴向对称地拆分为两块夹具体。两个管涵夹具伸出矩形孔洞后，分别布置在试验槽底板两侧。所述管涵夹具的下表面与上层平台板的下表面平齐。所述试验槽侧板与管涵夹具连接。所述管涵试验槽和管涵夹具合围出一个矩形框体。所述导轨固定在下层平台板上。所述传动杆包括传动杆主体和布置在传动杆主体旁侧的连接部。所述传动杆主体放置于导轨上方。所述传动杆主体与管涵夹具固定连接。所述驱动电机布置在下层平台板上。所述驱动电机的输出端与连接部连接。

所述试验数据采集系统包括两个刻度尺、土压力测试系统、应变测试系统和数据收集系统。所述刻度尺布置在上层平台板上。所述两个刻度尺分别布置在矩形孔洞的两侧。所述土压力测试系统包括埋设在土体中的土压力盒。所述应变测试系统包括贴于管涵表面的应变器。所述土压力测试系统和应变测试系统均与数据收集系统相连。

试验时，矩形框体内填筑土体。所述管涵布置在矩形框体内，两端被管涵夹具夹持。所述管涵的长度方向与导轨的方向垂直。所述驱动电机驱动传动杆在导轨上运动，试验槽侧板跟随管涵夹具水平移动，进而调整管涵的水平位置。

进一步，所述驱动系统还包括位移控制开关。所述位移控制开关与驱动电机相连。

本发明还公开一种关于上述管涵试验系统的试验方法，包括以下步骤：

1)放置管涵，并用管涵夹具夹持。

2)在矩形框体内填筑土体。

3)布设试验数据采集系统，进行调试后读取初始值。

4)调节传动杆，模拟管涵沉降。