[发明专利]模拟隧道穿越断层破碎带的试验装置

摘要

本发明公开了模拟隧道穿越断层破碎带的试验装置，包括活动箱体、固定箱体、破碎带模拟区、刚性底板、纵向约束装置、竖向加载装置、侧向加载装置。该装置可模拟不同埋深条件下，不同断层与隧道交角，不同破碎带宽度，隧道穿越走滑断层的受力状况，探究隧道衬砌的受力机理及破坏模式，为跨断层隧道结构设计提供真实的参考依据。该装置真实的模拟了断层破碎带。通过调节约束框弹簧压缩量和配重块高度，该装置可以模拟在不同埋深条件下，隧道穿越走滑断层，隧道衬砌的受力机理及破坏模式。通过调节衬砌开孔板和调节板的大小、布置方式，可以模拟隧道与断层在不同交角条件下，隧道穿越走滑断层，隧道衬砌的受力机理及破坏模式。

主权项

1.模拟隧道穿越断层破碎带的试验装置，其特征在于：该装置包括活动箱体(10)、破碎带模拟区(20)、固定箱体(30)、刚性底板(40)、上部纵向约束(50)、下部纵向约束(60)、配重块(70)和侧向加载装置(80)；活动箱体(10)、破碎带模拟区(20)放置在刚性底板(40)上；固定箱体(30)底部与刚性底板(40)焊接；破碎带模拟区(20)与固定箱体(30)、活动箱体(10)纵向通过承压轴承(24)接触连接，限制固定箱体(30)和活动箱体(10)的纵向位移，固定箱体(30)和活动箱体(10)的横向能够自由错动；配重块(70)设置在活动箱体(10)和固定箱体(30)的顶部，侧向加载装置(80)设置在活动箱体(10)的一侧，侧向加载装置(80)由千斤顶驱动；活动箱体(10)由横向约束板(11)、第一横断面约束板(12)、第一连接横梁(13)及第一活动底座(14)组成；横向约束板(11)、第一横断面约束板(12)均由型钢焊接而成；横向约束板(11)、第一横断面约束板(12)、第一连接横梁(13)及第一活动底座(14)之间通过螺栓连接；横向约束板(11)和第一横断面约束板(12)连接后组成活动箱体(10)的主体框架结构，第一连接横梁(13)设置在活动箱体(10)的主体框架结构的外侧，第一活动底座(14)设置在活动箱体(10)的主体框架结构的底部；第一活动底座(14)的底部放置有圆钢(15)，圆钢(15)置于刚性底板(40)上，通过圆钢(15)能够使活动箱体(10)发生横向错动；第一横断面约束板(12)中设有顺次连接的第一衬砌开孔板(16)和第一调节板(17)，第一衬砌开孔板(16)和第一调节板(17)能够设置不同的大小和不同的布置方式，以模拟隧道与断层的不同交角；第一衬砌开孔板(16)、第一调节板(17)与第一横断面约束板(12)通过螺栓连接；侧向加载装置(80)与横向约束板(11)焊接；固定箱体(30)部分由侧向约束板(31)、第二横断面约束板(32)、第二连接横梁(33)及第二固定底座(34)组成；侧向约束板(31)、第二横断面约束板(32)、第二连接横梁(33)及第二固定底座(34)均由型钢焊接而成；侧向约束板(31)、第二横断面约束板(32)、第二连接横梁(33)及第二固定底座(34)之间通过螺栓连接而成；侧向约束板(31)、第二横断面约束板(32)连接后组成固定箱体(30)的主体框架结构，第二连接横梁(33)设置在固定箱体(30)的主体框架结构的外侧，第二固定底座(34)设置在固定箱体(30)的主体框架结构的底部；第二固定底座(34)与刚性底板(40)焊接，以约束固定箱体(30)的运动；第二横断面约束板(32)中设有顺次连接的第二衬砌开孔板(35)和第二调节板(36)，第二衬砌开孔板(35)和第二调节板(36)能够设置不同的大小和不同的布置方式，以模拟隧道与断层的不同交角；第二衬砌开孔板(35)、第二调节板(36)与第二横断面约束板(32)通过螺栓连接；破碎带模拟区(20)由数个方钢约束框(21)组成，每个方钢约束框(21)上均设有底部滑轮(22)、滑轮固定支架(23)、承压轴承(24)和上部弹簧加载装置；各个承压轴承(24)设置在方钢约束框(21)上，上部弹簧加载装置安装在方钢约束框(21)的顶部；底部滑轮(22)安装在滑轮固定支架(23)上并置于刚性底板(40)上，使方钢约束框(21)能够沿横向自由错动；上部纵向约束(50)的纵向承拉角钢(51)末端与固定箱体(30)的侧约束板(31)顶螺栓相连；纵向承拉角钢(51)、第一轴承(52)及横向连接角钢(53)端部焊接；第一轴承(52)与活动箱体(10)的第一活动底座(14)接触连接；下部纵向约束(60)的连接钢板(62)与刚性底板(40)焊接；轴承支架(61)与第二轴承(63)焊接；轴承支架(61)与连接钢板(62)通过螺栓连接。