[发明专利]模拟地震条件下深部隧道变形过程的试验系统

说明书

本发明属于岩土工程试验技术领域，旨在解决模拟试验中不能实现深部隧道内部动态变形破坏过程监测的问题，具体涉及一种模拟地震条件下深部隧道变形过程的试验系统，包括应力加载系统、隧道变形成像系统和振动系统，应力加载系统包括反力框架和设置于反力框架内部的模拟隧道试件；模拟隧道试件的周侧设置有动态加载作动器，用于提供变频变幅的动态围压；反力框架上开设有通孔，动态加载作动器装设于通孔；模拟隧道试件的内部开设有隧道；隧道变形成像系统用于进行隧道变形过程的监测；振动系统设置于模拟隧道试件的下方，用于提供不同方向的振动力；通过本发明可实现地震条件下的深部隧道内部动态变形破坏过程的有效检测及动态变形数据采集。

技术领域

本发明属于岩土工程试验技术领域，具体涉及一种模拟地震条件下深部隧道变形过程的试验系统。

背景技术

地震是主要的地质灾害之一，我国主要有华北地震带、南北地震带、西北地震带、青藏高原地震带等，在以上地震带均发生过7.5级以上地震；我国高铁建设过程中，铁路不可避免的穿过这些地震带，很多地震带上还要设计深部隧道，地震可能引起隧道塌方、铁轨变形等；针对“深部隧道能否抗住地震的影响”、“地震后的隧道能否继续使用”、“震后如何加固隧道”等问题，现有技术中还未有相关方案对此进行研究，无法获知隧道受到的动态地应力条件下，隧道内表面动态变形破坏过程。

发明内容

为了解决上述问题，即为了解决模拟试验中不能实现深部隧道内部动态变形破坏过程监测的问题，本发明提供了一种模拟地震条件下深部隧道变形过程的试验系统，该系统包括应力加载系统、隧道变形成像系统和振动系统，所述应力加载系统包括反力框架和模拟隧道试件，所述模拟隧道试件设置于所述反力框架的内部，用于进行隧道变形的模拟；所述模拟隧道试件的周侧设置有动态加载作动器，用于为所述模拟隧道试件提供变频变幅的动态围压；所述反力框架上开设有通孔，所述动态加载作动器装设于所述通孔；所述模拟隧道试件的内部开设有隧道；

所述隧道变形成像系统悬伸至所述隧道内部以进行隧道变形过程的监测。

所述振动系统设置于所述模拟隧道试件的下方，用于提供所述模拟隧道试件不同方向的振动力。

在一些优选实施例中，所述反力框架为前后两侧开口的框架结构。

所述动态加载作动器包括第一作动器、第二作动器、第三作动器和第四作动器，所述第一作动器、所述第二作动器、所述第三作动器与所述第四作动器分别设置于所述模拟隧道试件的上侧、下侧、左侧和右侧。

所述通孔包括第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，所述第一通孔、所述第二通孔、所述第三通孔与所述第四通孔分别位于所述模拟隧道试件的上侧、下侧、左侧和右侧。

所述第一作动器的外侧到所述模拟隧道试件的中心的距离小于所述第一通孔的外端部到所述模拟隧道试件的中心的距离。

所述第二作动器的外侧到所述模拟隧道试件的中心的距离小于所述第二通孔的外端部到所述模拟隧道试件的中心的距离。

所述第三作动器的外侧到所述模拟隧道试件的中心的距离小于所述第三通孔的外端部到所述模拟隧道试件的中心的距离。

所述第四作动器的外侧到所述模拟隧道试件的中心的距离小于所述第四通孔的外端部到所述模拟隧道试件的中心的距离。

在一些优选实施例中，所述应力加载系统还包括压板组件，所述压板组件包括第一压板、第二压板、第三压板和第四压板，所述第一压板、所述第二压板、所述第三压板与所述第四压板分别设置于所述模拟隧道试件的上侧、下侧、左侧和右侧；所述第一作动器、所述第二作动器、所述第三作动器、所述第四作动器的动力输出端分别与所述第一压板、所述第二压板、所述第三压板、所述第四压板的外侧抵触设置。

所述第一作动器、所述第二作动器、所述第三作动器与所述第四作动器分别设置于所述模拟隧道试件的上侧中部、下侧中部、左侧中部和右侧中部。