[发明专利]模拟降雨地震作用下隧道-边坡体系的试验装置及方法

权利要求书

1.一种模拟降雨地震作用下隧道-边坡体系的试验装置，其特征是，包括人工降雨试验系统（1）、地下水系统、均匀气囊加载系统（2）、模型试验箱（5）、地震作用台（6）和试验监测系统（45）；

所述均匀气囊加载系统（2）的底部放置试验对象（31）；所述均匀气囊加载系统（2）用于给试验对象（31）施加荷载；所述试验对象（31）位于模型试验箱（5）内；所述人工降雨试验系统（1）用于模拟降雨，出水端位于均匀气囊加载系统（2）上；所述地震作用台（6）位于模型试验箱（5）的底部，用于模拟地震；所述试验监测系统（45）用于控制模拟装置的运行并检测数据；

所述地下水系统包括位于模型试验箱（5）一侧的地下水供给系统（4）、位于模型试验箱（5）底部的地下水排出系统（3）和位于模型试验箱（5）里的地下水渗流系统（23）；

所述试验监测系统包括高速数字照相非接触量测系统（7）、智能手机app（10）、智能传感器件（12）和中央处理器（11）构成；

所述高速数字照相非接触量测系统（7）用于捕捉模拟材料所构成的边坡体蠕动的过程以及在边坡体滑动中引起隧道的开裂、变形的过程，通过对比两张不同时刻的照片来分析和比较照片中的同一个物体在不同时刻的位置，找出滑坡体的运动轨迹，并在中央处理器上形成动态的变化曲线；

所述智能传感器件（12）通过无线网（46）将隧道-边坡体系中每一个时刻的边坡体的应力场、位移场变化、隧道监测部位的应力场、位移场变化传送到中央处理器（11），形成动态的变化曲线；

所述模型试验箱（5）位于均匀气囊加载系统（2）的下部，模型试验箱（5）的下部连接有可转可拓装置（34）；所述可转可拓装置（34）由若干个支杆（35）构成，每个支杆（35）均单独伸长缩短，并带有独立锁死装置；所有所述支杆（35）背离模型试验箱（5）的一端均相连接，形成中心轴（36），支杆（35）由中心轴（36）带动旋转；

所述模型试验箱（5）的四面均采用超级玻璃（37）；

四面所述超级玻璃（37）通过固定螺栓和固定框架（41）中的卷帘中心轴（40）连接；每个所述固定框架（41）由两个小框架连接，两个小框架之间设置有可伸缩装置（42）；每个所述固定框架（41）里均设置有卷帘中心轴（40）；所述超级玻璃（37）沿着任意方向发生升降或收缩；当信号收集器（38）接收到中央处理器的命令后，超级玻璃在电动机（39）的带动下，沿着卷帘中心轴（40）发生升降、收缩行为；

所述模型试验箱（5）的底部设置有能自动调节的滑槽，用于超级玻璃（37）构成的模型试验箱（5）根据边坡体的形状大小来调整箱体大小，然后利用滑槽锁（43）来固定模型试验箱（5）的位置；

根据隧道设计的进出口方向，在相应的超级玻璃（37）的前方处设置有隧道开挖装置（44）；所述隧道开挖装置（44）的下部设置有升降装置，用于根据隧道所处边坡体的位置进行高度调整，模拟隧道的开挖位置对边坡稳定性的影响。

2.根据权利要求1所述的一种模拟降雨地震作用下隧道-边坡体系的试验装置，其特征是，所述人工降雨试验系统（1）包括电子控制总阀（13）、储水箱（14）、进水管（15）、总水管（16）、压力泵送器（17）、流量总表（18）、分流装置（19）、电子控制分阀a（20）、分流水表（21）、分流水管（22）和降雨喷头（48）；

所述储水箱（14）通过进水管（15）与压力泵送器（17）相连；所述总水管(16)与压力泵送器（17）连接，流量总表（18）连接在总水管（16）上；所述分流装置（19）与总水管（16）相连，且通过分流装置（19）将水路分为多路，每条水路均设置有一个分流水管（22）；所述分流水管（22）上设置有分流水表（21）和电子控制分阀a（20）；所述分流水管（22）的出水端设置有降雨管（24）；所述降雨管（24）与降雨喷头（48）相连，形成降雨系统；所述电子控制总阀（13）设置在储水箱（14）上，用于控制每个降雨喷头（48）的开闭，实时控制降雨的强度和时长。