[发明专利]考虑渗流的加载对轨道交通影响的可视化试验模型及方法

说明书

本发明公开了一种考虑渗流的加载对轨道交通影响的可视化试验模型及方法，土质模拟系统填充在模型箱内；轨道交通模型置于模型箱中，并由土质模拟系统包围覆盖；轨道交通模型下方设置多个铁球；荷载模拟系统用于向模型箱中的土质模拟系统施加由上而下的荷载；渗流场系统用于向模型箱中加注液体模拟渗流场；CT测量系统对模型箱进行扫描，识别出模型箱在荷载模拟系统及渗流场系统作用下土质模拟系统内的铁球的位置变化，分析渗流场动静加载下对轨道交通模型的影响和土体位移场的变化。本发明实现了渗流场下加载对临近轨道交通安全运营的影响的可视化试验模型及方法，装置简单，操作方便，经济可行性高。

技术领域

本发明设计土木工程可视化领域，具体涉及一种考虑渗流场的加载对临近轨道交通影响的可视化试验模型及方法。

背景技术

随着城市轨道交通的迅速发展和地下空间开发技术的完善，城市地铁建设带动了沿线房地产开发的热潮，基坑的开挖和高层或超高层商品房的建设对隧道结构和地铁列车正常运营产生了巨大威胁。现有的技术中多运用有限元软件进行数值模拟和实际工程监测，由于土体内部的复杂性，有限元软件很难进行准确的模拟，实际工程监测耗费较高、时间较长，且是一个不可逆过程，即若基坑开挖导致地铁隧道隆起变形或高层建筑使周围土体下沉，严重影响了地铁的安全运营，甚至会造成不可估算的损失。因此，提出一种既经济又技术可行的技术方案是十分必要的。

现有技术中，中国发明专利“一种沉桩过程中土体位移场可视化试验装置及使用方法”（授权号CN103967057B），公开了一种利用透明土替代原土，沉桩试验过程中使用CCD相机连续拍摄，结合图像处理技术获得土体内部的连续变形特征。中国申请发明专利“一种渗流行车动荷载下路基土体位移场与渗流场可视化的试验装置和试验方法”（公开号108333328A），公开了一种利用透明土替代原土，在模型箱底部添加进水孔模拟渗流场，并在反力架上安装液压油泵装置、伺服作动臂和滚轮等模拟动荷载，试验时利用CCD相机进行连续拍照，实现路基土体位移场和渗流场场可视化观测。

综合分析上述专利的模型试验系统，还存在以下不足之处：

1、未考虑渗流场水方向对试验的影响；

2、用CCD拍照，后期图像数据提取有较大误差；

3、所获得的图像均为二维，难以形象描述土体内部位移场变化；

4、未考虑建筑物开挖、新建或轨道线路对临近轨道交通隧道安全运营的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足和缺陷，解决了建筑物开挖、新建或轨道线路对临近轨道交通隧道和土体场位移变化不可见的难题，提出一种考虑渗流场的加载对临近轨道交通影响的可视化试验模型及方法，以达到模型试验可视化的目的。

为实现上述目的，本发明采用采用如下技术方案：

一种考虑渗流的加载对轨道交通影响的可视化试验模型，包括模型箱、土质模拟系统、轨道交通模型、荷载模拟系统、渗流场系统和CT测量系统；

土质模拟系统填充在模型箱内；

轨道交通模型置于模型箱中，并由土质模拟系统包围覆盖；

轨道交通模型下方设置多个铁球；

荷载模拟系统用于向模型箱中的土质模拟系统施加由上而下的荷载；

渗流场系统用于向模型箱中加注液体模拟渗流场；

CT测量系统对模型箱进行扫描，识别出模型箱在荷载模拟系统及渗流场系统作用下土质模拟系统内的铁球的位置变化，分析渗流场动静加载下对轨道交通模型的影响和土体位移场的变化。

进一步地，所述的模型箱为有机玻璃组合而成的无盖箱体；所述模型箱上设置多个出水孔和多个与渗流场系统连通加注液体的进水孔。