[实用新型]一种室内试验中隧道模型位移与收敛的量测装置

说明书

本实用新型公开了一种室内试验中隧道模型位移与收敛的量测装置，包括隧道模型试验装置、竖向激光位移传感器、水平激光位移传感器、计算机、滑块、异型直线滑轴、支撑杆、底座和皮尺；滑块穿插在异型直线滑轴上；隧道模型两端分别设置有支撑杆以架设起异型直线滑轴；皮尺与滑块相连接以牵引滑块从隧道模型一端滑动到另一端；两个竖向激光位移传感器分别设置在所述滑块的上下面；两个水平激光位移传感器分别设置在滑块的左右面；计算机与竖向激光位移传感器和水平激光位移传感器分别相连以控制其发射激光束，并记录各传感器的激光测距数据。基于模型变形前后的激光测距数据，获得变形后隧道整体的竖向位移、水平位移和相对收敛。

技术领域

本实用新型涉及隧道工程防灾减灾技术领域，具体来讲，涉及一种室内试验中隧道模型位移和收敛的量测装置。

背景技术

现代日益发达的交通体系便利了我们的生活，极大的缩短了我们出行所需的时间。其中隧道工程扮演了重要的角色，例如地铁隧道、公路隧道与高铁隧道等。由于它们的长线型特点，往往难以避免需要穿越断层带，或者存在运营中隧道周边开发的情况，在活断层错动、地震等地质作用下或者基坑开挖等周边开发影响下，这些生命线工程极易发生形变，甚至部分破坏，极大影响正常出行。所以深入研究隧道在活断层错动、地震灾害与周边开发等情况下的形变显得尤为重要。室内隧道模型试验是一种十分常见的研究手段，室内试验中隧道模型的应变可以直接通过张贴应变片连续采集，然而，隧道模型狭小的内部空间、位移相关传感器与隧道直接接触等不利因素，直接使得隧道模型的竖向位移、水平位移和相对收敛难以有效地一一量测，而且一旦隧道模型结构发生变形破坏，隧道模型内部相接触的位移相关传感器也可能遭受变位，输出数据将不可信。因此，如何独立于隧道模型非接触式，一次同时获取竖向位移、水平位移和相对收敛这三个主要变形数据一直是难以解决的技术难题。倘若在试验结束后，挖除上覆土体来量测隧道模型的变形，将只能获得最终的变形数据，无法知晓试验关键节点后隧道模型的变形发展过程。因此，针对有关隧道模型的室内试验，如何高效可靠获取隧道模型的竖向位移、水平位移和相对收敛成为亟待解决的技术难点。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种室内试验中隧道模型位移与收敛的量测装置，该量测装置为独立于隧道模型的非接触式量测，不受其变形干扰，且能够一次性获取其竖向位移、水平位移和相对收敛这三个主要变形数据，在每个设定试验截面都能连续量测，且高效、可靠、准确地采集隧道截面变形数据，进而获取到隧道全长的竖向位移、水平位移和相对收敛的变形曲线，原理清晰、操作易于实现。

本实用新型采用如下技术方案：

一种室内试验中隧道模型位移与收敛的量测装置，包括用于开展隧道模型试验的隧道模型试验装置，所述隧道模型的两端与外界相通；所述量测装置还包括：竖向激光位移传感器、水平激光位移传感器、计算机、滑块、异型直线滑轴、支撑杆、底座和皮尺；所述滑块穿插在所述异型直线滑轴上；所述隧道模型两端分别设置有支撑杆以架设起所述异型直线滑轴；所述皮尺与所述滑块相连接以牵引滑块从隧道模型一端滑动到另一端；所述竖向激光位移传感器包括两个，分别设置在所述滑块的上下面以分别量测隧道模型拱顶、拱底与所述竖向激光位移传感器的距离；所述水平激光位移传感器包括两个，分别设置在所述滑块的左右面以分别量测隧道模型左拱腰、右拱腰与所述水平激光位移传感器的距离；所述计算机与所述竖向激光位移传感器和水平激光位移传感器分别相连以控制其发射激光束，并记录所述竖向激光位移传感器和水平激光位移传感器的激光测距数据。

优选的，所述竖向激光位移传感器和水平激光位移传感器的精度均为微米级。

优选的，所述滑块和异型直线滑轴通过滚珠接触。

优选的，所述异型直线滑轴为异形截面以使所述滑块只做一维平动。

优选的，所述支撑杆电塔式架设起所述异形直线滑轴；所述异形直线滑轴两端固定在支撑杆上。

优选的，所述异形直线滑轴中心线与隧道模型轴线相重合。