[实用新型]一种研究铁路路基隐伏土洞动力稳定性的三维实验装置

说明书

本实用新型提供一种研究铁路路基隐伏土洞动力稳定性的三维实验装置，涉及路基稳定性实验设备领域；三维实验装置包括：试验箱、列车振动加载机构、模拟铁轨和土洞模型；所述试验箱的顶部开口，底部设置有支腿和观察筒；所述观察筒与所述试验箱的内部连通；所述列车振动加载机构用于向所述模拟铁轨施加振动荷载；所述土洞模型用于设置在所述试验箱内，并用于封堵所述观察筒上与所述试验箱连接的一端；所述土洞模型的材质为泡沫；本实用新型结构简单，使用方便，能够辅助制作模拟土洞，辅助研究模拟土洞的动力稳定性。

技术领域

本实用新型涉及路基稳定性实验设备领域，尤其涉及一种研究铁路路基隐伏土洞动力稳定性的三维实验装置。

背景技术

我国岩溶区分布广泛，铁路运输不乏有需要穿越隐伏岩溶区的线路，列车振动诱发铁路路基隐伏土洞失稳并造成地面塌陷的事故常有发生。列车振动作用不同于水力或者静荷载作用，它不仅需要考虑力的周期性作用，还需考虑波的传播及衰减造成的影响。鉴于此类问题所需多学科知识共同解决的特性，列车振动作用下覆盖层岩溶塌陷机理始终未能查明。

一般来说，解决此类工程地质问题需要开展现场测试或物理模型试验。相比现场测试在加载方式上的局限性，物理模型试验的可操作性更大。然而，以物理模型试验为手段研究列车振动对土洞动力稳定性的影响仍然存在以下难题：首先，列车振动是由于轮轨接触表面不平顺而产生的轮轨动荷载，并产生频率高，振幅大的振动波，波在由铁路路基传导至土洞的过程中逐渐衰减，最终到达土洞并影响其稳定性，开展物理模型试验时需能够还原该作用过程；其次，列车的行驶速度与载重不同，对土洞造成的影响也有不同，需要采用单因素变量法进行对比试验；再者，土洞一般发育在覆盖层与岩溶交界面，需要制作模拟土洞。

实用新型内容

本实用新型旨在提出一种研究铁路路基隐伏土洞动力稳定性的三维实验装置，能够辅助制作模拟土洞，辅助研究模拟土洞的动力稳定性。

本实用新型提供一种研究铁路路基隐伏土洞动力稳定性的三维实验装置，包括：试验箱、列车振动加载机构、模拟铁轨和土洞模型；

所述试验箱的顶部开口，底部设置有支腿和观察筒；所述观察筒与所述试验箱的内部连通；

所述列车振动加载机构用于向所述模拟铁轨施加振动荷载；

所述土洞模型用于设置在所述试验箱内，并用于封堵所述观察筒上与所述试验箱连接的一端；所述土洞模型的材质为泡沫。

进一步地，所述列车振动加载机构包括支撑梁、连接件和激振器；所述激振器设置在所述连接件的底部；所述连接件上设置有与所述支撑梁配合使用的安装孔，所述连接件通过所述安装孔套设在所述支撑梁上；所述支撑梁设置在所述试验箱的顶部，并与所述试验箱固定连接；所述支撑梁与所述连接件配合，将所述激振器悬挂在所述试验箱内。

进一步地，所述试验箱的顶部开口处设置有箱沿；所述支撑梁与所述箱沿可拆卸连接。

进一步地，所述支撑梁为工字钢。

进一步地，所述试验箱的至少一侧设置为透明亚克力板，用于方便观察所述试验箱的内部。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型实施例中研究铁路路基隐伏土洞动力稳定性的三维实验装置包括试验箱、列车振动加载机构、模拟铁轨和土洞模型；其中，所述试验箱的顶部开口，底部设置有支腿和与其内部连通的观察筒，所述土洞模型的材质为泡沫；实验时，先将所述土洞模型放置在所述试验箱内，并封堵在所述观察筒的上端；然后向所述试验箱内填土，至覆盖所述土洞模型，且将所述模拟铁轨放置在土体上时，所述列车振动加载机构能够向所述模拟铁轨施加振动荷载；再通过火烧的方法将所述土洞模型去除，形成模拟土洞；最后，通过所述列车振动加载机构向所述模拟铁轨施加振动荷载，以研究所述振动荷载对所述模拟土洞的动力稳定性；本实用新型结构简单，使用方便，能够辅助制作模拟土洞，辅助研究模拟土洞的动力稳定性。

附图说明