车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置的制作方法

本发明属于岩土隧道施工，特别是涉及一种车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置。

背景技术：

1、当前中国迎来了新一轮大规模工程建设的高峰期，越来越多的能源、交通、矿山和国防隧道工程建造在中西部山区。这些地区地形和地质复杂，公路、铁路隧道往往要穿过地质不良地段，不可避免地要受到滑坡等地质灾害的影响，而由于隧道本身的职能为承载车辆通行，这种地质灾害在车辆荷载的反复作用下更为明显，这给工程顺利建设和正常运营造成了严重的威胁。

2、滑坡是一种危害极大的自然灾害，长期以来该领域均是各国学者研究的重要方向之一。目前针对车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的研究方法主要是理论分析、数值仿真试验以及现场测试。理论分析通过假定对研究模型进行简化，但在一定程度上不能准确考虑双联拱隧道与滑坡之间的复杂关系；数值仿真试验一般需要借助大型商用软件，数值模型的建立较为复杂且计算耗时。此外，由于土工测试仪器设备的限制很难获得精确的土体物理力学参数，而土体参数的变化对数值模拟结果影响很大，因此容易造成计算结果的偏差。现场监测方法是获取车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的手段之一，但是受仪器设备以及人为观察因素等限制，现场测试结果具有一定偏差。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置，包括：

3、模型箱，所述模型箱内设置有土体，所述土体内不同深度处设有位移测点，所述土体内部设置有隧道围岩模型，所述土体内部沿隧道围岩模型的四周设置有若干土体测点，所述隧道围岩模型内的隧道内壁上安装有若干应变片；在所述隧道围岩模型的内部基于隧道围岩模型的长度等距离安放有若干车辆荷载模拟装置；

4、百分表，所述百分表设置有若干个，各所述百分表通过探杆接入各所述土体测点内；

5、位移计，设置有若干个，各所述位移计一端固定于所述模型箱的顶板上，另一端通过探杆接入各位移测点内；

6、控制器，所述控制器一端通过导线与各所述应变片电连接，另一端电连接有计算机数据采集系统；

7、信号放大器，所述放大器一端与各所述车辆荷载模拟装置电连接，另一端与所述计算机数据采集系统电连接。

8、可选的，还包括设置于所述模型箱一侧的摄像装置。

9、可选的，所述摄像装置采用高清摄像头。

10、可选的，所述隧道围岩模型采用薄铝合金筒体，包括主道和匝道，所述主道和所述匝道内的围岩内表面均与对应车辆荷载模拟装置的出力底面接触；且所述主道和所述匝道内的隧道内壁上均安装有若干应变片。

11、可选的，所述车辆荷载模拟装置采用激振器。

12、可选的，所述模型箱包括底板和顶板，所述底板和所述顶板之间通过若干侧板连接，所述模型箱的前侧板和后侧板均为玻璃侧板，所述模型箱的左侧板和右侧板均采用钢板。

13、可选的，所述顶板上开设有若干通孔，各所述位移计通过锚栓固定于对应通孔内。

14、可选的，所述土体包括从下至上依次铺设的黏土层、若干细砂层和滑体模拟材料层。

15、可选的，所述土体内还埋设有若干铝合金细管，各百分表对应连接的探杆穿过铝合金细管固定于对应土体测点内。

16、可选的，各所述土体测点内设置有铁片，各所述百分表对应连接的探杆与对应土体测点内的铁片连接。

17、本发明的技术效果为：

18、本发明提供的一种车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置可以手工制作，在相关科研中广泛性良好，试验测试方案具有较强扩展性，可以进一步应用到不同温度等条件下双联拱隧道穿越滑坡体影响效应的研究中；本试验的车辆荷载模拟装置可以较好模拟不同速度不同大小的车辆荷载并可以较为方便地改变荷载的大小和频率；本试验中隧道可以模拟实际工程中盾构隧道在车辆荷载作用下的动态变形情况；本发明采用本套装置进行车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道影响的模型试验，可为公路、铁路隧道工程顺利建设和正常运营提供良好的咨询与建议，对于制定车辆荷载下隧道安全穿越滑坡体技术标准以及滑坡体的安全保护措施提供一定的理论参考。

19、本发明的整个系统通过合理的布置和连接，能够模拟隧道在车辆荷载作用下的振动影响，以及滑坡现象对隧道围岩的影响，并通过数据采集系统获取相关数据进行分析处理，不仅提高了试验的准确性和可靠性，还增强了试验过程的安全性和可操作性，为车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测提供了有力的技术支持。

技术特征：

1.一种车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置，其特征在于，还包括设置于所述模型箱一侧的摄像装置。

3.根据权利要求2所述的一种车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置，其特征在于，所述摄像装置采用高清摄像头。

4.根据权利要求1所述的一种车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置，其特征在于，所述隧道围岩模型(5)采用薄铝合金筒体，包括主道和匝道，所述主道和所述匝道内的围岩内表面均与对应车辆荷载模拟装置的出力底面接触；且所述主道和所述匝道内的隧道内壁上均安装有若干应变片。

5.根据权利要求1所述的一种车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置，其特征在于，所述车辆荷载模拟装置采用激振器。

6.根据权利要求1所述的一种车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置，其特征在于，所述模型箱包括底板和顶板，所述底板和所述顶板之间通过若干侧板连接，所述模型箱的前侧板和后侧板均为玻璃侧板，所述模型箱的左侧板和右侧板均采用钢板。

7.根据权利要求1所述的一种车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置，其特征在于，所述顶板上开设有若干通孔，各所述位移计通过锚栓固定于对应通孔内。

8.根据权利要求1所述的一种车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置，其特征在于，所述土体包括从下至上依次铺设的黏土层、若干细砂层和滑体模拟材料层。

9.根据权利要求1所述的一种车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置，其特征在于，所述土体内还埋设有若干铝合金细管，各百分表对应连接的探杆穿过铝合金细管固定于对应土体测点内。

10.根据权利要求1所述的一种车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置，其特征在于，各所述土体测点内设置有铁片，各所述百分表对应连接的探杆与对应土体测点内的铁片连接。

技术总结
本发明属于岩土隧道施工技术领域，并公开了一种车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测的模型试验装置，包括：模型箱内设有土体，土体内设位移测点，并内置隧道围岩模型，其四周设土体测点，隧道内壁装若干应变片，隧道围岩模型内等距安放车辆荷载模拟装置，配备若干百分表，通过探杆接入土体测点；若干位移计，一端固定于模型箱顶板，另一端接入位移测点，控制器一端连应变片，另一端接计算机数据采集系统，信号放大器一端连车辆荷载模拟装置，另一端接计算机数据采集系统。本发明所述技术方案能够提高试验的准确性和可靠性，为车辆荷载下潜在滑坡地质双联拱隧道围岩安全检测提供了有力的技术支持。

技术研发人员：牛瑞,王安源,应开银,郝亦浓,张治国,赵银龙,窦成功,刘建军,王洪达
受保护的技术使用者：中铁隧道集团二处有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/13