[发明专利]模拟城市高密集区地面长期沉降的模型实验装置

权利要求书

1.一种模拟城市高密集区地面长期沉降的模型实验装置，应用于列车振动和施工荷载耦合条件下，其特征在于：包括组合模型系统(1)、土层系统(2)、激振系统(3)、传感系统(4)、推进系统(5)、加压系统(6)、地表密集建筑系统(7)、管廊系统(8)、隧道系统(9)；

所述组合模型系统(1)是该模拟实验装置的外壳；

所述土层系统(2)设置在组合模型系统(1)的内部，所述土层系统(2)从上至下依次填充有第一土层(201)、第二土层(202)、第三土层(203)、第四土层(204)；

所述第一土层(201)上端布设地表密集建筑系统(7)，所述地表密集建筑系统(7)用以模拟真实环境中的大型密集建筑群；所述第一土层(201)和第二土层(202)内部设管廊系统(8)，所述管廊系统(8)用以模拟管廊压力对土体长期沉降的影响；所述隧道系统(9)包括运营隧道(901)、施工隧道(902)，所述第三土层(203)和第四土层(204)的内部设运营隧道(901)，所述第四土层(204)的内部设施工隧道(902)；

所述运营隧道(901)的内部设激振系统(3)，所述激振系统(3)用以模拟地铁运营时产生的车辆振动荷载；

所述施工隧道(902)的内部设推进系统(5)，所述推进系统(5)用以模拟隧道施工荷载；

所述组合模型系统(1)的前后两侧设加压系统(6)，所述加压系统(6)用以模拟地层压力；

所述传感系统(4)埋设在土层系统(2)中，用以量测位移沉降；

所述激振系统(3)包括一号激振器(301)、二号激振器(302)、三号激振器(303)、激振数据采集器(304)、激振导线(305)；

所述一号激振器(301)、二号激振器(302)、三号激振器(303)等间距布设在运营隧道(901)的内部，激振数据采集器(304)位于组合模型系统(1)外部，通过激振导线(305)依次与一号激振器(301)、二号激振器(302)、三号激振器(303)连接；

所述传感系统(4)包括第一位移传感器(401)、第二位移传感器(402)、第三位移传感器(403)、第四位移传感器(404)、第五位移传感器(405)、第六位移传感器(406)、第七位移传感器(407)、第八位移传感器(408)、传感数据采集器(409)、第一传感导线(410)、第二传感导线(411)；

所述第一位移传感器(401)、第二位移传感器(402)、第三位移传感器(403)、第四位移传感器(404)埋设在运营隧道(901)的正上方；第五位移传感器(405)、第六位移传感器(406)、第七位移传感器(407)、第八位移传感器(408)埋设在运营隧道(901)的正下方；传感数据采集器(409)位于组合模型系统(1)的外部；

在传感系统(4)中，传感数据采集器(409)通过第一传感导线(410)依次与第一位移传感器(401)、第二位移传感器(402)、第三位移传感器(403)、第四位移传感器(404)连接，通过第二传感导线(411)依次与第五位移传感器(405)、第六位移传感器(406)、第七位移传感器(407)、第八位移传感器(408)连接；

所述推进系统(5)包括钻头刀片式推进器(501)、推进控制器(502)、推进导线(503)；

所述钻头刀片式推进器(501)位于施工隧道(902)的掌子面前方，钻头刀片式推进器(501)的前方设有锥形钻头，锥形钻头侧方安设有不同厚度刀片，钻头的旋转带动刀片使隧道钻孔向前稳定推进；

所述推进控制器(502)位于组合模型系统(1)的外部，利用推进导线(503)将钻头刀片式推进器(501)和推进控制器(502)连接，从而使推进控制器(502)控制钻头刀片式推进器(501)的工作状态；

所述加压系统(6)包括一号加压器(601)、二号加压器(602)、三号加压器(603)、四号加压器(604)、五号加压器(605)、六号加压器(606)、七号加压器(607)、八号加压器(608)、九号加压器(609)、十号加压器(610)、十一号加压器(611)、十二号加压器(612)、一号全断面加压板(613)、二号全断面加压板(614)、一号支撑架(615)、二号支撑架(616)、加压控制器(617)、第一加压导线(618)、第二加压导线(619)；

所述组合模型系统(1)包括第一侧面(101)、第二侧面(102)、第三侧面(103)、第四侧面(104)、第五侧面(105)、预留洞口一(106)、预留洞口二(107)、预留洞口三(108)、预留洞口四(109)、预留洞口五(110)、预留洞口六(111)、预留洞口七(112)、预留洞口八(113)、预留洞口九(114)、预留洞口十(115)、预留洞口十一(116)、预留洞口十二(117)；

所述一号全断面加压板(613)位于组合模型系统(1)第一侧面(101)的内侧，二号全断面加压板(614)位于组合模型系统(1)第二侧面(102)的内侧；一号加压器(601)、二号加压器(602)、三号加压器(603)、四号加压器(604)、五号加压器(605)、六号加压器(606)分别伸入到第一侧面(101)的预留洞口一(106)、预留洞口二(107)、预留洞口三(108)、预留洞口四(109)、预留洞口五(110)、预留洞口六(111)的内部，从而将加压器施加的全部荷载作用在一号全断面加压板(613)上；七号加压器(607)、八号加压器(608)、九号加压器(609)、十号加压器(610)、十一号加压器(611)、十二号加压器(612)分别伸入到第二侧面(102)的预留洞口七(112)、预留洞口八(113)、预留洞口九(114)、预留洞口十(115)、预留洞口十一(116)、预留洞口十二(117)的内部，从而将加压器施加的全部荷载作用在二号全断面加压板(614)上；

通过第一加压导线(618)将一号加压器(601)、二号加压器(602)、三号加压器(603)、四号加压器(604)、五号加压器(605)、六号加压器(606)串联，并利用一号支撑架(615)将一号加压器(601)、二号加压器(602)、三号加压器(603)、四号加压器(604)、五号加压器(605)、六号加压器(606)紧紧固定在一号全断面加压板(613)上；

通过第二加压导线(619)将七号加压器(607)、八号加压器(608)、九号加压器(609)、十号加压器(610)、十一号加压器(611)、十二号加压器(612)串联，并利用二号支撑架(616)将七号加压器(607)、八号加压器(608)、九号加压器(609)、十号加压器(610)、十一号加压器(611)、十二号加压器(612)紧紧固定在二号全断面加压板(614)上，加压控制器(617)位于组合模型系统(1)外部；

所述管廊系统(8)包括一号管廊(801)、二号管廊(802)、给水管道(803)、排水管道(804)、给水加压控制器(805)、排水加压控制器(806)；

所述一号管廊(801)主体部分位于第二土层(202)的左侧，二号管廊(802)主体部分位于第二土层(202)的右侧，在一号管廊(801)内布设给水管道(803)，在二号管廊(802)内布设排水管道(804)，通过给水加压控制器(805)控制给水管道(803)内的水压力，通过排水加压控制器(806)控制排水管道(804)内的水压力；

所述地表密集建筑系统(7)包括一号建筑模型(701)、二号建筑模型(702)、三号建筑模型(703)、四号建筑模型(704)、五号建筑模型(705)、六号建筑模型(706)、体育馆建筑模型(707)、一号道路(708)、二号道路(709)；

所述一号建筑模型(701)、二号建筑模型(702)、三号建筑模型(703)、四号建筑模型(704)、五号建筑模型(705)、六号建筑模型(706)位于一号道路(708)的左下方，体育馆建筑模型(707)位于二号道路(709)的右上方，二号建筑模型(702)位于一号建筑模型(701)的右前方，四号建筑模型(704)位于三号建筑模型(703)的右前方，六号建筑模型(706)位于五号建筑模型(705)的正前方。

2.根据权利要求1所述的模拟城市高密集区地面长期沉降的模型实验装置，其特征在于：所述第一土层(201)为填土层，第二土层(202)为粉土层，第三土层(203)为粉砂土层，第四土层(204)为硬土层。