[实用新型]一种模拟地铁隧道列车运营振动的试验装置

说明书

本实用新型公开了一种模拟地铁隧道列车运营振动的试验装置，试验装置包括模型箱、隧道模型、载荷加载设备、传感器组、动态信号测试分析系统。模型箱内部填充土体，隧道模型埋置于模型箱内部的土层中，载荷加载设备用以施加列车激振荷载，传感器组埋设于模型箱内的土层中及隧道模型上，动态信号测试分析系统置于模型箱外侧。本实用新型可较为真实的模拟不同隧道埋深、不同地层含水率下的列车运营引起的隧道结构及周边地层的动力响应，可为研究不同地质环境与工程条件下地铁运营引发的隧道结构及周边地层振动响应提供有效可行的试验平台。

技术领域

本实用新型涉及一种用于地下工程试验装置，具体是一种模拟地铁隧道列车运营振动的试验装置。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，城市轨道交通系统蓬勃发展，地铁作为城轨交通系统的重要组成部分，在缓解城市交通压力，推动城区经济发展的同时，也带来了一系列由地铁列车运营引发的环境振动问题。如地铁隧道结构在列车长期循环荷载作用下，势必会引起隧道基底土层的沉降变形，导致隧道结构出现不均匀沉降，给列车的安全运行带来潜在威胁，同时，由列车运营引起的振动会以波的形式经隧道结构、围岩传递至地表，引起沿线地区地表建筑物的振动和噪声，给居民的正常生活带来影响。因此开展地铁列车运营振动问题的试验研究对于探究地铁运营振动传播及对隧道结构的影响机理具有重要指导意义。

现有针对地铁或列车运营振动的试验装置，较少考虑列车振源移动加载的情况,同时随着地铁交通建设的加快，出现较多亟待解决的工程问题，而目前对于此类相关问题的研究仍主要以现场测试、数值模拟及理论解析为主，但这三种方法均存在各自的局限性，尤其是涉及的影响因素不断增加，如针对含地下水的饱和或非饱和土地层，采用前述三种方法难以准确的描述由列车运营诱发的环境振动及隧道累积沉降变化特征。故当前应开发或设计较多低经济成本、高可靠性的室内模型试验以弥补现有研究方法的不足。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种模拟地铁隧道列车运营振动的试验装置，可较为真实的模拟由地铁列车运营诱发的周边地层的振动及隧道结构的累积沉降变化。本实用新型可较为真实的模拟不同隧道埋深、不同地层含水率下的列车运营引起的隧道结构及周边地层的动力响应，可为研究不同地质环境与工程条件下地铁运营引发的隧道结构及周边地层振动响应提供有效可行的试验平台。

本实用新型是通过下述技术方案来实现的。

根据本实用新型实施例提供的一种模拟地铁隧道列车运营振动的试验装置，包括模型箱、隧道模型、载荷加载设备、传感器组和动态信号测试分析系统；

所述模型箱内填充土体，隧道模型埋置于模型箱内部的土体中，隧道模型中设置载荷加载设备，所述载荷加载设备包括刚性横梁和位于刚性横梁下的若干个激振器；隧道模型中布置有应变片，土体中布置有传感器组，动态信号测试分析系统连接传感器组，应变片和传感器组连接至动态信号测试分析系统；通过各激振器的等时间间隔加载模拟列车在隧道模型内的移动加载效应，动态信号测试分析系统获取应变片监测隧道模型衬砌结构及传感器组监测土体在地铁隧道列车振动荷载作用下的动力响应，得到隧道埋深及土体含水率对地铁隧道列车运营振动的影响。

对于上述技术方案，本实用新型还有进一步优选的方案：

进一步，所述模型箱由三角形钢架和钢化玻璃拼装而成，钢化玻璃内部贴附有吸振材料。

进一步，所述隧道模型由钢筋混凝土整体浇筑形成衬砌结构与道床结构，衬砌结构进行环向切缝，模拟实际工程中盾构管片的螺栓连接接触。

进一步，所述刚性横梁通过两端钢结构立柱支撑贯穿于隧道模型，若干个激振器等间距悬挂固定于刚性横梁上，激振器上端与刚性横梁固定，下端与隧道模型道床结构顶面相接触。