[发明专利]一种地下洞室模拟实验装置及实验方法

说明书

本发明公开了一种地下洞室模拟实验装置及实验方法，其装置包括支撑底架、重力补偿机构和一对调节支架；所述调节支架对称安装于所述支撑底架上，且能够相对所述支撑底架移动或固定；所述重力补偿机构包括压板和施力组件，所述压板设于两个所述调节支架间，所述施力组件安装于所述压板上部且能够对压板施加压力。本发明所提供的装置结构简单、尺寸可调、顶部配重均匀、使用方便，所提供的实验方法操作简单、效率高、精度高。

技术领域

本发明属于地质工程技术领域，具体涉及一种地下洞室模拟实验装置及实验方法。

背景技术

近年来我国经济建设飞速发展，对能源、交通及水利水电工程发展需求不断增加，一大批重要基础设施需要建设完善，其中地下工程占有举足轻重的地位。随着地下工程规模的逐步加大，其施工及开挖后的稳定性问题日益凸显，这也促成了地下洞室模型实验的发展。地下洞室模拟实验也解决了众多实际工程中的难题，尤其是水利水电工程地下洞室建设面临的复杂地质条件，更需要进行地下洞室模拟实验来指导帮助工程的顺利施工。

随着水利水电工程规模的增长，与其相对应的地下洞室规模也向着高边墙、大跨度进行发展，开挖过程中的围岩稳定性问题获得重视，特别是面对复杂的地质条件，因此需要通过地下洞室模拟实验提供实际施工的指导和参考。但是现有的地下洞室模拟实验中一般采用后期开挖成洞的方式，这样的成洞方式存在很多问题，比如不容易控制成洞位置和尺寸，洞室形态不稳定，开挖过程不可以失误，分部开挖时对洞室本身扰动较大，影响实验效果等。在现有地下洞室模拟实验中，一般采用固定尺寸的实验架，在模拟不同尺寸需求的洞室时需要制作新的实验架，实验效率低且成本高；此外，在一些实验中需要增加模型顶部配重以模拟真实重力效应，现有的顶部配重存在配重分布不均的现象，影响实验模型的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种地下洞室模拟实验装置及实验方法，其装置结构简单、尺寸可调、顶部配重均匀、使用方便，其实验方法操作简单、效率高、精度高。

本发明提供了如下的技术方案：

一种地下洞室模拟实验装置，包括支撑底架、重力补偿机构和一对调节支架；所述调节支架对称安装于所述支撑底架上，且能够相对所述支撑底架移动或固定；所述重力补偿机构包括压板和施力组件，所述压板设于两个所述调节支架间，所述施力组件安装于所述压板上部且能够对压板施加压力。

优选的，所述施力组件包括安装于所述调节支架顶部的两个定滑轮、设于两个定滑轮之间的升降滑轮、绕过定滑轮和升降滑轮的承压皮带以及设于承压皮带两端的配重块，所述升降滑轮通过连接块与所述压板相连。

优选的，所述调节支架包括主板、垂直固定于主板两侧的侧板以及固定于主板底部的滑移架，所述滑移架卡设于所述支撑底架上且能够相对所述支撑底架移动或固定。

优选的，所述主板下部与所述滑移架间连接有倾斜设置的斜撑。

优选的，两个所述主板的顶部对称设有滑轮杆，所述滑轮杆端部安装有所述定滑轮。

优选的，还包括分别固定于所述调节支架两侧的第一挡板和第二挡板；所述第一挡板和第二挡板均由若干单元板依次排列而成；所述调节支架的两侧设有自上而下均匀分布的调节孔，所述第一挡板和所述第二挡板的各单元板分别与调节支架两侧的调节孔一一对应安装。

优选的，还包括安装于所述支撑底架下方的防滑底座，所述防滑底座包括横梁、与横梁固接的支腿以及设于支腿底部的防滑垫，所述横梁固定于所述支撑底架的底部。

一种地下洞室模拟实验方法，包括以下步骤：

根据实验要求制作若干洞室块体模型；

将调节支架移动到实验要求的尺寸位置，并与支撑底架固定安装；

向两个调节支架间注入围岩相似材料，并在设计位置铺设洞室块体模型；