[发明专利]用于岩土工程大型立体综合模拟试验台的模型箱

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于隧道和地铁车站、基础工程、边坡工程、挡土结构等岩土工程的物理模型试验装置，尤其是一种可对大型物理模型进行立体综合模拟试验的试验平台，特别是涉及一种用于岩土工程大型立体综合模拟试验台的模型箱。

背景技术

地铁工程、隧道以及地下洞室工程、基础工程、边坡工程、挡土结构等岩土工程的地质力学模型试验是研究大型岩土工程问题的重要手段，在国内外已得到广泛应用，并在科学研究及工程建设过程中发挥着重要作用，国内外针对大型矿井顶板围岩稳定、大坝坝体与坝基的岩体稳定、大型洞室围岩稳定与支护等工程问题进行了卓有成效的研究工作，并研制了规模不等的配套模型试验设备。

在本发明的下述说明中，所谓立体综合模拟试验，指的是可实施真三轴加载，可进行地下空间及其开挖模拟试验、降雨和地下水位升降条件下地基和边坡工程模拟试验、桩基和桩周土的动力响应试验、管片模拟试验、结构部件性能试验等不同功能的物理模型试验。本发明中的模型最大尺寸可达10m×6m×6m（长×宽×高），相对于现有技术的模型试验规模来说，尺寸上要大得多，因此本发明的试验台属于一种大型的试验平台。

对于岩土工程模型实验而言，尤其是对于地铁工程之类的地下岩土工程模型试验来说，实验模型的几何相似比是一个关键的技术指标。几何相似比取得过小，虽可以节省实验材料，但是过小的模型体量会限制传感器的布置，与较大的模型相比，更容易受到外界因素的干扰，从而影响实验结果。因此，在条件允许的情况下，应当尽量采用较大的模型几何相似比，也就是采用较大的模型箱，在这种情况下，模型实验本身的复杂性也相应的增加，例如大比例模型实验需要的相似材料用量较大；在模拟大埋深复杂工况时，需要大吨位的加载系统以及刚度较大的反力系统等。随着岩土工程的规模越来越大，出现的工程问题更加复杂，现有试验设备已不能很好地满足工程实践的需要。

CN101086494A提供了一种大型模型试验平台，其提供的模型箱最大尺寸为15m×5m×6m（长×宽×高），但是该现有技术所提供的试验平台仅能够通过上部反力梁对模型进行上部加载，不能实现真三维加载，不能满足立体综合模拟试验的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于岩土工程大型立体综合模拟试验台的模型箱，以减少或避免前面所提到的问题。

具体来说，本发明提供了一种用于岩土工程大型立体综合模拟试验台的模型箱，所述岩土工程大型立体综合模拟试验台至少包括提供水平加载力的反力墙、提供垂直加载力的反力梁以及模型箱，所述反力墙由钢筋混凝土制成，并围绕设置于由地面开挖的基坑的四个周边；所述反力梁横跨所述基坑设置于所述反力墙的上端面，并与浇注于所述反力墙的混凝土内部的钢结构部件固定连接；

所述模型箱的四周和顶部由多块加载板拼接而成，模型箱底部与所述基坑底部钢筋混凝土地面共用；所述内侧反力墙均匀布置有多个预留的水平加载孔；每个水平加载板都通过球形关节与一个水平加载作动器连接，所述水平加载作动器通过设置于所述水平加载孔中的连接螺栓与所述反力墙固定连接；每个垂直加载板都通过球形关节与一个垂直加载作动器相连，每个所述垂直加载作动器通过连接螺栓与所述反力梁固定连接；

相邻的所述水平加载板的侧面之间均镶有密封胶条。

优选地，所述球形关节设置有调节固定件，所述调节固定件一端具有一个固定孔，另一端设有一个调节长孔，所述固定件通过螺钉与所述水平加载板或所述垂直加载板固定连接，所述调节长孔通过螺钉与所述球形关节底座固定连接。

优选地，所述模型箱的四个角部设置有传力不干涉装置，所述传力不干涉装置包括一个矩形截面的不干涉件以及将所述不干涉件与所述反力墙固定连接的传力支护杆，所述不干涉件相邻的两个相互垂直的面分别与邻接的水平加载板紧密贴合；与所述不干涉件邻接的所述水平加载板的侧面可沿着垂直于所述不干涉件的相邻接侧面移动，所述水平加载板的侧面镶有密封胶条，所述密封胶条紧密贴合于所述不干涉件的相邻接侧面。

优选地，所述传力支护杆与所述反力墙固定连接的一端具有一块与所述传力支护杆垂直连接的支撑板；所述支撑板通过设置于所述水平加载孔中的连接螺栓与所述反力墙固定连接，所述连接螺栓穿过所述支撑板上的连接孔，所述连接孔两侧的所述连接螺栓上各设置有一个调节螺栓，所述调节螺栓可调节所述支撑板与所述反力墙之间的距离。