[发明专利]地下空间施工灾变对地表影响模拟实验系统及其工作方法

权利要求书

1.地下空间施工灾变对地表影响模拟实验系统，其特征在于，包括地层分布模拟装置、交通荷载模拟装置以及地表变形监测装置；

所述地层分布模拟装置包括模拟实验箱，所述模拟实验箱内部模拟土层结构；所述模拟实验箱所述模拟实验箱上表面设置有交通荷载模拟装置；

所述交通荷载模拟装置包括荷载加载块以及动静荷载加载装置，所述荷载加载块置于所述模拟实验箱的上表面上，所述动静荷载加载装置设置在所述荷载加载块上以控制荷载加载块；

所述地表变形监测装置设置在所述地层分布模拟装置的一侧，用于实时获取地表土层变形数据。

2.如权利要求1所述的地下空间施工灾变对地表影响模拟实验系统，其特征在于，所述模拟实验箱由多个框架组合而成，所述模拟实验箱的前侧面上的框架连接有透明亚克力板，所述模拟实验箱的其余三个侧面采用钢板；

所述模拟实验箱的底板采用钢板结构。

3.如权利要求2所述的地下空间施工灾变对地表影响模拟实验系统，其特征在于，所述模拟实验箱的四个侧面之间的多个框架用螺栓连接；所述模拟实验箱的侧面与底板之间的框架用螺栓连接；

所述透明亚克力板与模拟实验箱的前侧面上的框架之间通过硅胶条以及玻璃胶粘接。

4.如权利要求3所述的地下空间施工灾变对地表影响模拟实验系统，其特征在于，所述模拟实验箱的左侧面上竖直设置有三个注水孔，三个所述注水孔位于在一条竖直直线上。

5.如权利要求4所述的地下空间施工灾变对地表影响模拟实验系统，其特征在于，所述模拟实验箱的右侧面上开设有隧道口，且所述隧道口上设置有可拆卸板。

6.如权利要求1所述的地下空间施工灾变对地表影响模拟实验系统，其特征在于，所述荷载加载块包括小型客车模拟荷载加载块、大型客车模拟荷载加载块以及铰接客车/列车模拟荷载加载块。

7.如权利要求1所述的地下空间施工灾变对地表影响模拟实验系统，其特征在于，所述动静荷载加载装置包括反力架，所述反力架固定在所述模拟实验箱的顶部，所述反力架上固定有伺服电机，所述伺服电机与伺服加载控制终端电连接；

所述反力架的底部还连接有应力传感器，所述应力传感器与所述伺服加载控制终端电连接。

8.如权利要求7所述的地下空间施工灾变对地表影响模拟实验系统，其特征在于，所述伺服加载控制终端外接显示屏。

9.如权利要求1-8任一项所述的地下空间施工灾变对地表影响模拟实验系统的工作方法，其特征在于，包括：

地层分布模拟过程，具体为：

根据实际工程地层分布情况，自下而上依次分层填充不同厚度的土层模拟材料，待下方土层密实后再进行一轮的土层模拟材料的配置；

断层和围岩之间用木板控制倾角；

待土层固结24h后，在最上表面的一层土层上开挖出矩形槽，在矩形槽内填充路基模拟材料，在模拟路基的表面布置反射片；

通过在模拟实验箱右侧面的隧道口内进行开挖模拟，通过透明亚克力板观测前侧面内土体变形情况。

10.如权利要求9所述的地下空间施工灾变对地表影响模拟实验系统的工作方法，其特征在于，还包括：

交通荷载模拟过程，具体为：

由传感器通过脉冲信号实时反馈加载力值至伺服加载控制终端，再由伺服加载控制终端调整伺服电机，形成闭环加载控制系统；

更换不同种类的荷载加载块，通过显示屏，设置可控的荷载的加载频率、设定力大小以及荷载作用时间，分别模拟不同车型、载重、车速的模拟；

通过设定力的大小控制荷载的施加方向，当压力值达到模拟汽车荷载值后，加载面往远离路面方向移动，完成一次车辆荷载加载

汽车荷载简化为矩形荷载，荷载作用面积为模拟车辆的长宽。