[发明专利]一种滑坡中隧道与抗滑支挡结构相互作用的模型试验系统及方法

说明书

本发明涉及岩土工程滑坡模型试验和监测技术领域，特别是一种滑坡中隧道与抗滑支挡结构相互作用的模型试验系统及方法，包括滑坡结构、隧道结构、抗滑支挡结构，模拟荷载加载系统和测试元件，所述隧道结构设置于滑坡结构的内部，所述抗滑支挡结构设置于滑坡结构上，用于降低滑坡结构移动对隧道结构产生的作用力或加固隧道结构；所述模拟荷载加载系统设置于滑坡结构上，用于模拟对滑坡结构施加作用力；所述测试元件分别设置于滑坡结构、隧道结构和抗滑支挡结构上，用于监测隧道结构和抗滑支挡结构的受力和变形，解决了现有技术仅对隧道结构整体性的内力及位移变形特征进行监测，缺乏对隧道可能出现病害的重点区域的监测的问题。

技术领域

本发明涉及岩土工程滑坡模型试验和监测技术领域，特别是一种滑坡中隧道与抗滑支挡结构相互作用的模型试验系统及方法。

背景技术

在地质复杂的地区修建公路或铁路时，需要开挖隧道穿越山体，一般而言，西南艰险山区地质复杂多变，滑坡等地质灾害分布广泛，从而给隧道结构自身安全和线路运营安全带来巨大隐患，已有研究大多集中在定性分析抗滑支挡结构的各项设计参数和滑坡体的稳定程度对隧道结构的变形控制效果，缺乏对该问题的定量分析，使得滑坡结构范围内隧道结构的加固设计仍停留在经验设计阶段，为此，这就要求我们深入研究隧道结构的受力变形特征及其与抗滑支挡结构、滑坡岩土体的相互作用机理，最终为滑坡结构范围内隧道结构的变形控制措施提供一定的理论支撑，物理模型试验是岩土工程领域重要的研究手段，尤其是针对理论体系尚不完备、数值模拟技术还不成熟的新兴课题，物理模型试验可以促进人们对研究对象力学行为的认识，从而建立合理的理论分析模型，现阶段滑坡结构范围内隧道结构的模型试验，仅对隧道结构整体性的内力及位移变形特征进行监测，缺乏对隧道可能出现病害的重点区域的监测，但是，滑坡和隧道结构的相对位置关系很大程度上决定了隧道结构的受力模式和破坏形式，因而，针对隧道结构与滑坡结构不同的设置类型，选择不同的监测方案，对隧道结构受力重点区域进行针对性的监测，是现阶段模型试验方案所欠缺的，同时，目前滑坡结构范围内隧道结构、抗滑支挡结构及岩土体相互作用缺乏系统地研究。

综上所述，目前亟需一种滑坡中隧道与抗滑支挡结构相互作用的模型试验系统及方法。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有技术仅对隧道结构整体性的内力及位移变形特征进行监测，缺乏对隧道可能出现病害的重点区域的监测的问题，提供一种滑坡中隧道与抗滑支挡结构相互作用的模型试验系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种滑坡中隧道与抗滑支挡结构相互作用的模型试验系统，包括滑坡结构、隧道结构、抗滑支挡结构，模拟荷载加载系统和测试元件，所述隧道结构设置于滑坡结构的内部，所述抗滑支挡结构设置于滑坡结构上，用于降低滑坡结构移动对隧道结构产生的作用力和加固隧道结构；所述模拟荷载加载系统设置于滑坡结构上，用于模拟对滑坡结构产生作用力；所述测试元件分别设置于滑坡结构、隧道结构和抗滑支挡结构上，用于监测隧道结构和抗滑支挡结构的受力和变形。

将隧道结构设置于滑坡结构的内部，根据隧道结构轴线与滑坡结构轴线的位置关系设置抗滑支挡结构，使在对滑坡结构施加模拟载荷加载系统时，能够降低滑坡结构移动对隧道结构的作用力或加固隧道结构，并且针对滑坡结构移动时，首先对隧道结构和抗滑支挡结构上可能出现病害的重点区域进行理论受力分析后，通过在滑坡结构、隧道结构和抗滑支挡结构上的重点区域分别设置测试元件，可实现对滑坡结构、隧道结构以及抗滑支挡结构可能出现病害的重点区域进行检测，可以用于模拟滑坡范围内隧道结构，从而能够实现定性分析抗滑支挡结构的各项设计参数和滑坡结构的稳定程度对隧道结构的变形控制效果，解决了现有技术仅对隧道结构整体性的内力及位移变形特征进行监测，缺乏对隧道可能出现病害的重点区域的监测的问题。

优选的，所述滑坡结构包括滑体、滑带和滑床，所述滑带设置于滑床上，所述滑体设置滑带上，所述模拟荷载加载系统作用于所述滑体上。通过模拟载荷加载系统施加对滑体的作用力，使滑体相对于滑床移动，从而建立滑坡结构范围内隧道结构受力的物理模型。