[发明专利]用于隧道下穿边坡防护模块化模型试验系统

说明书

技术领域

本发明属于工程施工实验装置技术领域，更具体地说，是涉及一种用于隧道下穿边坡防护模块化模型试验系统。

背景技术

隧道下穿层状边坡在工程建设中十分常见，在下穿边坡施工之前需要采用模拟试验系统进行试验，再确定合理施工方案。在模拟下穿边坡施工过程中，边坡土体会出现下滑趋势。随着隧道下穿和土体的变化，下滑趋势愈加严重，若不进行全面多角度的综合研究，很难保证边坡防护工程与道桥施工的安全。

目前，边坡防护工程的试验手段单一，模拟临近工程较为简略，试验装置浪费且难以复制，无法进行大批量模块化施工，很难得出普遍性的结论。因此，研制多动能模块化机械化的边坡模型试验系统具有重要研究意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于隧道下穿边坡防护模块化模型试验系统，以解决现有技术中存在的试验装置难以复制、试验手段单一、难以得出普遍性结论的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于隧道下穿边坡防护模块化模型试验系统，包括中空的系统框架、带有边坡的隧道工程模型、破碎边坡模拟组件、边坡防护组件和流固模拟组件，所述隧道工程模型设置于系统框架的底部，所述隧道工程模型包括设有边坡的土体和隧道，所述隧道设置于所述土体的下部、且其内壁设有拱圈；所述边坡防护组件包括设置于所述土体的边坡上用于防护的钢网支护及抗滑桩支护模块；所述破碎边坡模拟组件设置于所述边坡的断面端并定位破碎带，所述破碎边坡模拟组件设置在所述系统框架的侧面；所述流固模拟组件包括用于向边坡中加入渗流的注射装置和用于测量土体中含水量的回收水监测装置；

所述系统框架的顶部还设有用于将边坡防护组件及隧道工程模型安装就位并加载的安装加载组件。

进一步地，所述安装加载组件包括用于对所述土体顶部加载的垂向加载机构和用于对边坡面加载的斜向加载机构，所述系统框架的两侧顶部设有双向约束轨道，所述垂向加载机构包括与所述双向约束轨道滑动配合的双向约束滑动架和伸缩式加载部件；所述斜向加载机构包括与所述双向约束轨道滑动配合的双向约束滑动架和伸缩式机械臂，所述伸缩式加载部件及所述伸缩式机械臂的上端与分别与所述双向约束滑动架滑动配合。

进一步地，所述伸缩式机械臂包括伸缩部件和旋转机械手，所述伸缩部件的上端与所述双向约束滑动架滑动相连，所述伸缩部件的下端与所述旋转机械手转动相连。

进一步地，所述伸缩式加载部件及伸缩部件为气缸或液压缸。

进一步地，所述破碎边坡模拟组件包括伸缩式滑移臂、圆形滑轨和切割刀盘，所述圆形滑轨的上下左右分别通过伸缩式滑移臂与系统框架相连，所述切割刀盘的两端分别与所述圆形滑轨的内壁滑动相连。

进一步地，所述注射装置包括注射器和注射管，所述注射器的上端设置于所述系统框架顶部，所述注射器的下端与所述注射管连通，所述注射管的下端埋置于所述边坡内。

进一步地，所述回收水监测装置包括埋置于所述土体底部的回收管和设置于回收管末端的计量表。

进一步地，所述隧道的拱圈的外壁设有钢片，所述隧道的拱圈内壁设有土压力盒。

本发明提供的用于隧道下穿边坡防护模块化模型试验系统的有益效果在于：与现有技术相比，利用本发明用于隧道下穿边坡防护模块化模型试验系统能够模拟工程实际情况，实现对边坡采取不同破碎转角、破碎位置、破碎深度等参数变化下工程施工对隧道的安全性能影响的模拟试验，通过流固模拟组件在土体中加入适当的渗流进行流固耦合的模拟，监测土体中实际存在的水流量，借此来验证边坡防护效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的用于隧道下穿边坡防护模块化模型试验系统的结构示意图；

图2为隧道工程模型在系统框架内的布置示意图；

其中，图中各附图标记：

1-系统框架，2-土体，3-隧道，4-切割刀盘，5-回收管，6-抗滑桩支护模块，7-旋转机械手，8-双向约束轨道，9-双向约束滑动架，10-伸缩式加载部件，11-注射器，12-注射管，13-伸缩式滑移臂，14-圆形滑轨，15-双向反力轮，16-钢网支护，17-伸缩部件，18-边坡。

具体实施方式