[发明专利]岩土工程大型立体综合模拟试验台

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地质模型进行综合模拟的实验平台，特别是涉及一种岩土工程大型立体综合模拟试验台。

背景技术

物理模型试验是研究大型岩土工程问题的重要手段，在国内外被广泛应用，在工程研究和设计中发挥着重要作用。国内外学者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。

但是正如CN1696417A背景技术部分所述的那样，现有的各种用于物理模型试验的试验装置往往都是针对特定的工程而专门设计研制的，只能模拟某一类型的岩土工程，不具备通用性，而且不能实现三维加载，也不能实现对地下水影响的模拟。该专利提供了一种城市地下工程试验系统，试图解决上述问题。但是上述现有技术中所提供的试验系统仅仅提供了一个边长大约2米左右的试验空间，难以满足模型试验通用性的要求。

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。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，尺寸上要相对大得多，因此本发明的试验台相对前述现有技术而言属于一种大型的试验平台。

物理模型试验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，更容易受到外界因素的干扰，从而影响实验精度。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，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，现有模型试验设备已不能很好地满足工程实践的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种岩土工程大型立体综合模拟试验台，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，设置于地下；地面上设置有地面试验建筑，所述地面试验建筑的顶部具有横跨反力墙的可移动的吊车；所述试验平台的一侧具有一个连通地面的物料输送电梯井；与所述物料输送电梯井对应的一侧的所述反力墙上设置有一个试验通道，所述试验通道与所述物料输送电梯井连通。

所述反力梁横跨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；

所述模型箱由多块水平加载板拼接形成所述模型箱的四个周边，多块垂直加载板拼接形成所述模型箱的顶部，模型箱的底部与所述试验平台底部钢筋混凝土地面共用；

所述内侧反力墙均匀布置多个预留的水平安装孔；每个所述水平加载板都连接有一个水平加载作动器，所述水平加载作动器通过设置于所述水平安装孔中的连接螺栓与所述反力墙固定连接；每个所述垂直加载板都连接有一个垂直加载作动器，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。

优选地，所述反力墙为双层结构，所述双层反力墙之间具有人员操作通道，所述水平加载作动器的控制管线通过所述反力墙上预留的水平加载孔穿入所述双层反力墙之间，并连接至所述地面试验建筑的控制室内。

优选地，所述试验平台上部设置有可向所述模型箱中输送物料的传送带。

优选地，在所述基坑的底部，设置有至少2道平行的“T”型槽，以及与所述“T”型槽连接的排水沟。

本发明提出了一种岩土工程大型立体综合模拟试验台，可用于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，同时，可实现真三维加载，可进行大尺寸物理模型试验，最大模型尺寸可达10m×6m×6m（长×宽×高）。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1显示的是根据本发明的一个具体实施案例提出的一种岩土工程大型立体综合模拟试验台的立体结构示意图；

图2显示的是图1的横向剖视示意图；