[实用新型]一种越江地铁隧道动力特性离心模型试验装置

说明书

一种越江地铁隧道动力特性离心模型试验装置，试验装置包括箱体组合、模拟隧道管片、外置高速相机和加载控制装置；所述箱体组合包括空心箱体、密封板及注水孔，所述空心箱体的前端面板设置有透明板，所述空心箱体的后端面从上到下设有多个用于不同隧道埋深的矩形孔，所述密封板恰可嵌入矩形孔并对矩形孔形成密封；所述加载控制装置安装于模拟隧道管片内，所述模拟隧道管片的前后端和空心箱体的前后端面均密封连接；所述注水孔位于空心箱体底部；空心箱体的顶板可拆卸；空心箱体采用钢箱与亚克力板的组合，保证箱体强度的同时可以清晰的观察振动过程中隧道周边土体的变形；实现了不同隧道埋深及实现箱体内部土体的饱和以及不同水深的工况模拟。

技术领域

本实用新型涉及一种离心模型试验装置，具体地说是一种越江地铁隧道动力特性离心模型试验装置。

背景技术

越江地铁隧道作为连接江河两岸的地下构筑物，保证其稳定性至关重要。然而，在地铁长期运营过程中，模拟隧道管片的疲劳损伤及周边土体的累积变形等问题严重影响着隧道的结构稳定性。目前针对地铁动荷载下越江隧道动力特性的研究较少，由于试验模型的密封条件、加载条件等限制，现有的试验主要集中于一定含水量条件下的周边土体-隧道动力特性研究。其中，大多数研究主要集中于用配比材料开展室内缩尺模型试验。离心模型试验作为一种能够精确解决室内缩尺模型试验中获取的物理力学参数误差较大问题的重要手段，被广泛应用于岩土工程问题中，目前在隧道工程领域应用较少，对于越江地铁隧道工程而言，隧道埋深大，其周边土体受地心引力和高水压作用，其应力较大，运用离心模型试验能更精确地分析地铁运营期间越江隧道的力学及变形特性问题，然而，该方面的研究十分罕见。因此，运用离心机开展越江隧道在地铁动荷载作用下的动力特性试验研究具有较大的研究价值，为越江地铁隧道动力特性研究丰富了一种可靠合理的试验手段。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述室内试验研究工作的不足，提供一种用于模拟越江地铁隧道动力特性响应的离心模型试验装置。该装置可以满足于不同水压条件和不同隧道埋深下模拟隧道管片与周边土体的动力特性研究，弥补越江地铁隧道动力特性试验的缺失。

本实用新型采用的技术方案是：一种越江地铁隧道动力特性离心模型试验装置，其特征在于：试验装置包括箱体组合、模拟隧道管片、外置高速相机和加载控制装置；所述箱体组合包括空心箱体、密封板及注水孔，所述空心箱体的前端面板设置有透明板，所述空心箱体的后端面从上到下设有多个用于不同隧道埋深的矩形孔，所述密封板恰可嵌入矩形孔并对矩形孔形成密封；所述加载控制装置包括安装在矩形孔上的安装板、悬臂钢梁、激振器及内置高速相机，所述悬臂钢梁固定设置于安装板的中部，激振器安装于悬臂钢梁前部的下端面，悬臂钢梁的上端面固定设有前端伸出悬臂钢梁的相机支杆，内置高速相机与相机支杆的前端相铰接；所述加载控制装置安装于模拟隧道管片内，模拟隧道管片的前后端和空心箱体的前后端面均密封连接；所述注水孔位于空心箱体底部；透明板和空心箱体的顶板均为可拆卸结构。

进一步的，所述空心箱体的顶面两侧上还设有起吊耳，所述起吊耳上开有起吊孔；所述空心箱体的顶板上开有吊耳插孔，当空心箱体的顶板安装在空心箱体顶面上时，起吊耳恰好嵌入吊耳插孔。

进一步的，所述空心箱体采用钢板制作，所述透明板采用亚克力板制作，所述亚克力板通过螺钉与钢板固定连接。

进一步的，所述密封板的背面、安装板的背面、空心箱体的顶面均设有把手。

进一步的，所述加载控制装置安装板的密封板上设有调节通孔，调节通孔和螺栓相配合可实现对加载控制装置高度位置的微调，从而调整调节激振器与模拟隧道管片的相对位置，保证两者接触良好。

进一步的，所述外置高速相机通过连接螺栓与离心机吊篮固定连接。

本实用新型的有益效果和特点是：

1、空心箱体设计采用钢箱与亚克力板的组合，在保证箱体强度的同时可以清晰的观察振动过程中隧道周边土体的变形；