[发明专利]隧道衬砌在列车气动荷载作用下力学性状的模型试验系统

说明书

本发明提供了一种隧道衬砌在列车气动荷载作用下力学性状的模型试验系统，属于隧道衬砌模拟试验领域，包括地应力场模拟单元、气动载荷模拟单元和温度场模拟单元；地应力场模拟单元用于在有损衬砌的顶部及侧部模拟施加地应力；气动载荷模拟单元的顶部设有通气开口，气动载荷模拟单元用于承托有损衬砌，并使有损衬砌覆盖于通气开口处，气动载荷模拟单元通过改变自身内腔的气压来模拟气动载荷变化；温度场模拟单元用于调节气动载荷模拟单元内部气体的温度，以模拟温度场变化。本发明提供的隧道衬砌在列车气动荷载作用下力学性状的模型试验系统能实现在不同地应力场及不同气体温度场下，对有损衬砌连续气动加载，提高模拟试验的准确性。

技术领域

本发明属于隧道衬砌模拟试验技术领域，更具体地说，是涉及一种隧道衬砌在列车气动荷载作用下力学性状的模型试验系统。

背景技术

随着我国高速铁路的发展，列车速度不断提高，气动荷载对有损衬砌的影响越来越大。我国的高铁隧道多采用复合衬砌结构，该类型隧道在建设使用过程中受多种因素的影响，会不可避免的出现衬砌开裂等病害形式。室内模型试验一直是土木工程领域重要的研究手段，对于模拟衬砌的一些力学性能起到重要作用，而在一般的隧道衬砌研究试验中，主要以地应力场的影响研究为主，缺乏一种能够在多场环境中模拟有损衬砌力学性状的装置，不利于全面可靠的评估自然环境对有损衬砌的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道衬砌在列车气动荷载作用下力学性状的模型试验系统，旨在解决现有的模拟试验装置中不能在多场环境中对有损衬砌进行模拟试验，导致模拟所得数据可靠性欠缺的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种隧道衬砌在列车气动荷载作用下力学性状的模型试验系统，包括：

地应力场模拟单元，用于在有损衬砌的顶部及侧部模拟施加地应力；

气动载荷模拟单元，顶部设有通气开口，所述气动载荷模拟单元用于承托有损衬砌，并使有损衬砌覆盖于所述通气开口处，所述气动载荷模拟单元通过改变自身内腔的气压来模拟气动载荷变化；以及

温度场模拟单元，用于调节所述气动载荷模拟单元内部气体的温度，以模拟温度场变化。

作为本申请另一实施例，所述地应力场模拟单元包括：

第一支架；以及

顶撑构件，设有多个，多个所述顶撑构件分别连接于所述第一支架，多个所述顶撑构件用于分别从有损衬砌的顶部和侧部对有损衬砌施压。

作为本申请另一实施例，所述顶撑构件为液压千斤顶。

作为本申请另一实施例，所述气动载荷模拟单元包括：

第二支架；

密封箱，设于所述第二支架上部，所述通气开口设于所述密封箱顶部，所述密封箱用于承托有损衬砌，并使有损衬砌覆盖于所述通气开口处；以及

气压调节组件，与所述密封箱的内腔连通，并用于调节所述密封箱内腔的气压。

作为本申请另一实施例，所述气压调节组件包括：

通气管道，所述通气管道连通于所述密封箱的内腔；

活塞，滑动设于所述通气管道内；以及

活塞驱动机构，连接于所述活塞，并通过驱动所述活塞滑动改变所述密封箱内腔的气压。

作为本申请另一实施例，所述活塞驱动机构包括：

第一外壳，连接于所述通气管道；

驱动电机，固设于所述第一外壳内；以及

曲柄连杆结构，分别与所述活塞及所述驱动电机的输出轴连接。