[发明专利]一种隧道多灾变综合模拟试验系统

说明书

本发明公开了一种隧道多灾变综合模拟试验系统，通过设置综合控制单元、高地应力模拟单元、高地热模拟单元、高湿度模拟单元、突水模拟单元、地震灾害模拟单元和测试单元；在实验室内实现隧道工程的长期服役可靠性和安全性的加速试验评估，实现了多灾变因素的破坏预测及应急准备，具有灾变因素覆盖全、组合工况多、研究用途广等特点。

技术领域

本发明属于土木工程试验技术领域，具体涉及一种隧道多灾变综合模拟试验系统。

背景技术

随着国民经济的蓬勃发展和基础建设的不断完善，中国隧道与地下工程得到高度发展，己经成为世界上隧道与地下工程建设规模最大、速度最快、难度最大的国家。中国国土面积广阔，地质状况和气候条件复杂，隧道修建和长期服役面临高地应力、高地热、土体含湿量较大高湿度)、强岩溶等复杂载荷作用。这些复杂地质载荷在隧道工程施工中严重威胁施工人员的生命财产安全和工程进度，还会影响隧道在地震、突水等灾变环境下的安全性。例如，在穿越高地应力区时，常常会发生软岩的大变形破坏等地质灾害，不仅会对隧道工程的设计、施工造成巨大的困难，还隐藏着巨大的安全隐患；高地热主要会带来岩层温度的升高，不仅会影响工程作业活动，还会导致温度附加应力从而引起衬砌结构开裂等破坏隧道工程整体稳定性问题；高湿度会加快钢轨锈蚀，使混凝土结构的耐久性降低，降低轨道、设备的可靠性；突水灾害中大量地下水突然集中涌入，对隧道施工造成严重威胁；地震灾害会引起隧道上下、水平振动，从而破坏结构稳定性。综上，开展隧道灾变模拟试验以研究隧道工程灾变环境下的安全性十分必要。

目前，隧道工程的相关试验大多仅考虑应力场的作用，仅有少量物理模型试验同时引入了温度场和应力场，没有实现上述各类环境下多场耦合，也没有考虑交通量增大、汽车轴重增加、车速加快所带来的车辆对隧道路面破坏效应。

因此急需研发出一种隧道多灾变综合模拟试验系统来解决以上问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种隧道多灾变综合模拟试验系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种隧道多灾变综合模拟试验系统，包括：

用于对各模拟单元的灾变载荷进行协调控制的综合控制单元；

用于模拟隧道承受的周向地应力的高地应力模拟单元；

用于模拟隧道路面下部地热效应影响的高地热模拟单元；

用于模拟隧道内湿热空气作用的高湿度模拟单元；

用于山体内地下水造成的喷水事故的突水模拟单元；

用于模拟隧道遭受地震破坏情况的地震灾害模拟单元；

用于实时获取模拟加载各物理量实际值的测试单元；

其中，综合控制单元的输出端分别与高地应力模拟单元的输入端、高地热模拟单元的输入端、高湿度模拟单元的输入端、突水模拟单元的输入端、地震灾害模拟单元的输入端连接；综合控制单元的输入端均与测试单元的输出端连接；高地应力模拟单元的输出端、高地热模拟单元的输出端、高湿度模拟单元的输出端、突水模拟单元的输出端、地震灾害模拟单元的输出端均与测试单元的输入端连接。

具体地，综合控制单元包括：

用于将输入的灾变模拟要求生成控制加载曲线的交互模块；

高速通信模块；

实时运算模块；

信号调制模块；

安全保护模块；