[发明专利]用于模拟隧道开挖的模型箱、隧道开挖模拟系统及方法

说明书

本发明涉及隧道以及地下工程施工试验技术领域，具体涉及一种用于模拟隧道开挖的模型箱、隧道开挖模拟系统及方法，所述隧道开挖模型箱包括顶部开口底部封闭的箱体(1)，所述箱体(1)的两对侧壁均为双层框架结构，且所述双层框架结构的夹层中适于容纳透明板材；其中一对相对设置的侧壁上均设有横向插销道；另一对相对设置的侧壁上均设有纵向插销道，所述横向插销道与所述纵向插销道中均适于容纳插销，所述插销包括调位插销组(22)和半圆插销组(23)；且所述透明板材与所述夹层配合以及所述插销与各所述插销道配合后，能够使得所述侧壁形成整体密闭的结构。本发明一种用于模拟隧道开挖的模型箱能够模拟多种工况的隧道开挖，具有良好的实用性。

技术领域

本发明涉及隧道及地下工程施工试验技术领域，具体涉及一种用于模拟隧道开挖的模型箱，另外，本发明还涉及一种隧道开挖模拟系统及方法。

背景技术

模型试验，它以相似原理为理论基础，是一种发展较早、应用广泛、形象直观的岩土介质、工程结构、物理力学特性的研究方法。

模型试验可以模拟各种相对复杂的边界条件，能较全面而又形象地呈现工程结构与相关岩土体共同作用下的应力和变形机制、破坏机理、形态及失稳阶段的全貌。

长期以来，模型试验方法一直是研究解决大型复杂隧道工程课题的重要手段。对于模型试验来说，其中最关键的是模型箱的制作，目前现有技术大多数模型箱只能针对一种工况条件进行模拟，造成了模型箱极大的浪费。

有鉴于此，需要提供一种用于模拟隧道开挖的模型箱。

发明内容

本发明第一方面所要解决的技术问题是提供一种用于模拟隧道开挖的模型箱，该用于模拟隧道开挖的模型箱可以模拟多种工况的隧道开挖，实用性强，避免了一种工况的实验设计一种模型箱所造成的资源浪费。

本发明第二方面所要解决的技术问题是提供一种隧道开挖模拟系统，其能够实现对多种工况的隧道开挖过程的模拟，并能够检测和记录模拟隧道开挖过程中的各项实验数据，以便论证实际施工方案是否安全可行。

本发明第三方面所要解决的问题是要提供一种隧道开挖模拟方法，该方法可以实现模拟多种工况的隧道开挖，并实现模拟实验的数据记录。

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种用于模拟隧道开挖的模型箱，其特征在于，包括顶部开口底部封闭的箱体，所述箱体的两对侧壁均为双层框架结构，且所述双层框架结构的夹层中适于容纳透明板材；其中一对相对设置的侧壁上，在其各自的中部区域均设有横向插销道；另一对相对设置的侧壁上，在其各自的中部区域均设有纵向插销道，所述横向插销道与所述纵向插销道中均适于容纳插销，所述插销包括能够调节模拟隧道间距的调位插销组和能够构成模拟隧道断面的半圆插销组；且所述透明板材与所述双层框架结构的夹层配合以及所述插销与所述横向插销道与所述纵向插销道配合后，能够使得各所述侧壁形成密闭整体结构。其中夹层中的透明板材便于让实验人员对模型箱内情况进行观测。

具体地，所述两对侧壁的内壁上部均设有内侧硬质板，其中所述一对相对设置的侧壁包括左侧壁和右侧壁，所述横向插销道包括左侧壁上设有的横向贯穿于其中部区域的第一横向插销道和所述右侧壁上设有的横向贯穿于其中部区域的第二横向插销道；所述第一横向插销道的上侧设有左侧壁第一横向双层框架结构，所述第一横向插销道的下侧设有左侧壁第二横向双层框架结构；所述第二横向插销道的上侧设有右侧壁第一横向双层框架结构，所述第二横向插销道的下侧设有右侧壁第二横向双层框架结构；