[发明专利]深部振动作用下隧洞及上覆地层动力响应实验装置

说明书

本发明提供的深部振动作用下隧洞及上覆地层动力响应实验装置，有效解决了在隧洞下部如地震波振动作用下隧洞沉降机制的实验模拟难题，而且该装置还可以开展模拟地震作用对不同倾角地层中的隧洞沉降机制及规律研究，其解决的技术方案是，包括沉降模拟箱，沉降模拟箱内的角度调节装置和角度固定装置，还包括振动发生装置，波动采集监测装置，以及沉降监控系统。

技术领域

本发明涉及一种实验装置，特别是深部振动作用下隧洞及上覆地层动力响应实验装置。

背景技术

随着经济路网的快速发展，隧洞工程越来越多，不可避免地要穿越一些地震带，而地震对隧洞构成最大威胁。地震波在地球内部的传播分为纵波和横波。震动方向与传播方向一致的波为纵波(P波)，来自地下的纵波引起地面上下颠簸振动。震动方向与传播方向垂直的波为横波(S波)，来自地下的横波能引起地面的水平晃动。因此模拟地震振动必须考虑模拟地震的水平方向以及垂直方向震动，使之与真实工况运动相似。

隧洞建于地下，其受深部振动如地震作用下的动力响应特征与地上构筑是不同的。因此，开展深部振动作用荷载对隧洞周边及上覆层的动力影响模型试验研究具有较高的实际工程意义。目前需设计一种能够对在隧洞下部如地震波振动作用下隧洞及上覆地层沉降机制及规律进行实验模拟的装置。而且该装置还应实现对地震作用对不同倾角地层中的隧洞及上覆地层沉降机制及规律进行实验模拟研究。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供了深部振动作用下隧洞及上覆地层动力响应实验装置，有效解决了在模拟隧洞沉降实验过程中的不同倾角的模拟层的影响作用问题，并且在填充完成后的实验阶段无法保证模拟层所倾斜的角度是实验所需要的角度，同时能在小空间内获得更大的振动力，其解决的技术方案是，包括传感器其特征在于，还包括用于承载各个模拟层及各个传感器的沉降模拟箱，沉降模拟箱下端面左侧与支撑座上端面左侧之间转动连接，转轴与沉降模拟箱下端面之间固定连接，转轴伸出支撑座部位固定连接有角度指针，沉降模拟箱由方形底板、固定连接在底板前侧面的前挡板、固定连接在下底板后侧面的后挡板组成，下底板左侧面与右侧面上均开设有穿透前挡板与后挡板的弧形槽，弧形槽内均转动连接有转动杆，转动杆上均固定连接有倾斜板，倾斜板宽度与前挡板后侧面到后挡板前侧面之间距离相同，转动杆伸出前挡板部位均固定连接有垂直于转动杆轴线的指针，固定连接在前挡板上的与指针相配合的刻度盘，倾斜板上端转动连接有平行杆，左侧倾斜板左侧和右侧倾斜板右侧的前挡板与后挡板之间分别固定连接有支撑板，左侧支撑板与左侧倾斜板之间设有倾斜板角度调节装置，右侧支撑板与右侧倾斜板之间设有倾斜板角度固定装置，位于下底板下底面右侧与支撑座右侧之间设有液压千斤顶。

深部振动作用下隧洞及上覆地层动力响应实验装置，其特征在于，还包括用于模拟深部振动的深部振动模拟装置，所述深部振动模拟装置包括固定连接在沉降模拟箱底面上表面上的振动箱体，振动箱体内固定连接的支撑架，支撑架上固定连接的双向电机，双向电机两端分别向外伸出轴上固定连接有蜗杆，固定连接在振动箱体上转动连接有与蜗轮之间相配合的蜗杆，蜗杆同轴固定连接有第一齿轮，各个第一齿轮分别与转动连接在振动箱体上的第二齿轮之间齿轮配合，支撑架前后两端分别固定连接有转动轴，转动轴上套设有转动连接的偏心块，偏心块同轴向外伸出有第二转动轴，第二转动轴上固定连接有第三齿轮，各个第三齿轮与相对应的第二齿轮之间经同步带进行连接并进行同步运动。

作为优选，所述倾斜板角度调节装置包括纵向转动连接在左侧支撑板上的螺纹套，螺纹套内转动连接有螺纹调节杆，螺纹调节杆右端转动连接有左连接套，左连接套左端与螺纹调节杆右端之间转动连接，左连接套右端与左侧倾斜板左侧面之间纵向转动连接。

作为优选，所述倾斜板角度固定装置包括纵向转动连接在右支撑板上的定位套，定位套内侧面上均匀间隔排布有多个卡齿，定位套内滑动连接有定位杆，定位杆上固定有与定位套内卡齿相配合的卡块，当卡块与卡齿错位时定位杆与定位套之间滑动连接，当定位杆转动九十度时卡块与卡齿之间相配合并使定位杆与定位套之间不能进行滑动运动。