[发明专利]一种地裂缝活动对高铁桥梁危害的模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及地质灾害分析领域，特别涉及一种地裂缝活动对高铁桥梁危害装置。 

背景技术

地裂缝是地表岩、土体在自然或人为因素作用下，产生开裂，并在地面形成一定长度和宽度的裂缝的一种地质现象，当这种现象发生在有人类活动的地区时，便可成为一种地质灾害。地裂缝的形成因素较多，一般来说，大型地裂缝是指构造地裂缝，是由地球内动力地质作用产生的地裂缝，它的形成与断层、地震作用和区域应力场有直接的对应关系，其走向和地下断裂带一致，规模大，常呈带状分布，尤其对高铁的运行有很大影响。 

FLAC3D是二维的有限差分程序FLAC2D的拓展，能够进行土质、岩石和其它材料的三维结构受力特性模拟和塑性流动分析。通过调整三维网格中的多面体单元来拟合实际的结构。单元材料可采用线性或非线性本构模型，在外力作用下，当材料发生屈服流动后，网格能够相应发生变形和移动(大变形模式)。FLAC3D采用了显式拉格朗日算法和混合-离散分区技术，能够非常准确地模拟材料的塑性破坏和动。该软件对地裂缝活动的模拟效果误差较小。 

现有技术中缺乏对地裂缝危害的模型，无法及时预测地裂缝所造成的危害性。 

发明内容

为了解决现有技术中所遇到的如上问题，本发明提出了一种地裂缝危害模拟装置，所述装置包括： 

升降系统，用于控制地裂缝上下盘升降以及沉降平台的升降速度，模拟地裂缝活动； 

支撑系统，用于支撑所述升降系统对地裂缝上下盘的升降； 

监测系统，用于监测高铁桥梁模型的错位、变形以及桥基受力特征。 

本发明通过考虑地裂缝不同活动量作用下高速铁路桥梁中的应力的变化，桥梁变形破坏区范围和失稳，以及桥梁与轨道二者之间的相互作用。为高速铁路桥梁跨越地裂缝地段的工程防治措施提供科学依据，同时更准确地预测地裂缝对高速铁路桥梁的危害。 

附图说明

图1是本发明实施例提供的地裂缝危害模拟装置的结构图。 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

图1示出了本发明实施例提供的地裂缝危害模拟装置的结构，详述如下： 

升降系统11用于控制地裂缝上下盘升降以及沉降平台的升降速度，模拟地裂缝活动； 

在本发明的实施例中，升降系统主要由千斤顶构成。 

在本发明的实施例中，上盘位置千斤顶用于控制地裂缝上盘下降，下盘位置千斤顶用于支撑地裂缝下盘。 

作为本发明的优选实施例，千斤顶的位置由地裂缝与高速铁路路线的夹角所确定。 

升降系统由14个量程30t的千斤顶组成，其中7个千斤顶位于上盘位置，7个千斤顶位于下盘位置，上盘位置千斤顶用于控制地裂缝上盘升降，位于下盘 位置千斤顶主要起到支撑作用。千斤顶可根据地裂缝与高速铁路路线夹角大小控制其位置，通过升降系统可以控制沉降平台的下降速度模拟地裂缝上盘下降。 

支撑系统12用于支撑升降系统对地裂缝的升降； 

在本发明的实施例中，支撑系统由底部平台及两侧钢结构侧板构成。 

监测系统13用于监测高铁桥梁模型的错位、变形以及桥基受力特征。 

在本发明的实施例中，元器件主要包括高程监测、应变传感器以及钢弦压力盒。 

作为本发明的一个优选实施例，元器件所收集的数据包括水准仪采集的高程监测数据、数据采集系统采集的应变传感器数据以及读数仪所采集的钢弦压力盒数据。 

比如地铁线路与地裂缝交角为45°的物理模型，以大西高速铁路为实际背景，由于是45°相交，地裂缝则以水秀地裂缝为原型地裂缝。该地裂缝呈串珠状，出现时间约7～8年前；地面显示长度约100m，缝宽约0.5～0.25m；未见垂直位错情况，以水平拉张为主，浇地时漏水较多，可听到地下水流动声音。 

大西客运专线沿线地裂缝的活动方式是上盘以近垂直向为主的沉降运动，下盘略为上升或稳定不动，具有正断层性质，其过程较为缓慢，且具有随时间累积的特征。在浅地表剖面上地裂缝面是一个的剪切薄弱面。为模拟具有正断层性质的地裂缝活动引起高速铁路路基中的应力的变化规律，路基变形破坏区范围和失稳特征，以及路基与轨道二者之间的相互作用，试验模型箱两侧用钢结构组成的支撑结构施以水平约束，为了便于观察实验过程其中一侧使用钢结构与钢化玻璃组成的支撑结构作为水平约束。