[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

说明书

本发明公开了一种模拟降雨地震作用下隧道‑边坡体系的试验装置及方法，其特征是，包括人工降雨试验系统、地下水系统、均匀气囊加载系统、模型试验箱、地震作用台和试验监测系统；所述均匀气囊加载系统的底部放置试验对象，通过均匀气囊加载系统给试验对象施加荷载；所述试验对象位于模型试验箱内；所述人工降雨试验系统用于模拟降雨，出水端位于均匀气囊加载系统上；所述地震作用台位于模拟试验箱的底部。本发明所达到的有益效果：通过该装置的模型试验，可以揭示隧道‑边坡体系在降雨、地下水渗流、地震等作用下及其耦合作用下的失稳机理，为隧道的建设、边坡的防灾减灾、监理、预测提供有效的依据。

技术领域

本发明涉及一种模拟降雨地震作用下隧道-边坡体系的试验装置及方法，属于隧道-边坡体系工程地质灾害模型试验技术领域。

背景技术

在山区修建高速公路、高速铁路时，不可避免地要在山体内开挖隧道，而隧道进出口段是工程地质最薄弱的地方。由于隧道开挖扰动坡体，破坏了斜坡体的应力平衡状态，降低了边坡的稳定性，诱发滑坡产生；反过来，滑坡体的推力又作用于隧道结构上，致使隧道结构发生破坏。不管是隧道施工期还是营运期，滑坡会造成隧道结构严重开裂、变形，严重时使隧道结构丧失承载力， 危害及其严重。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种模拟降雨地震作用下隧道-边坡体系的试验装置及方法，用于综合分析多种因素对隧道-边坡体系稳定性和安全性的影响，为隧道的建设、边坡的防灾减灾、监理、预测提供有效的依据。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

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）位于模拟试验箱（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箱一侧的地下水供给系统（4）、位于模型箱底部的地下水排出系统（3）和位于模型箱里的地下水渗流系统（23）。

前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。

前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，所述均匀气囊加载系统（2）包括反力桁架（25）、支撑板（26）、气囊（27）、气压显示器（28）和进气阀（30）；所述反力桁架（25）位于支撑板（26）的顶部；所述气囊（27）安置在试验对象的顶面和支撑板（26）之间；所述进气阀（30）将压缩空气通入压缩进口（32）进入气囊（27）；所述气囊（27）通过充气膨胀对试验对象施加荷载，荷载大小通过连接于气囊（27）的管道上的气压显示器（28）进行测量；所述气囊（27）的管道上还设置有排气阀（29）。