[发明专利]一种箱涵式地铁车站及临近地表结构跨越地裂缝实验系统及方法

说明书

本发明公开一种箱涵式地铁车站及临近地表结构跨越地裂缝实验系统及方法，包括：以1：40缩尺比建立地铁车站及临近地表框架结构模型，并在车站四周及横梁、横板、纵柱上布置应变片。采用剪切模型土箱模拟地裂缝场地，并在土层中布置加速度计和土压力计等分析地裂缝场地地震作用下土体的分布规律。将地铁车吊装并埋置于土体预定位置，同时地铁车站中跨跨越地裂缝。填充地铁车站上部土体，并将上部结构吊装至预定位置。本发明很好的解决了如何制作和模拟跨越地裂缝地铁车站及临近地表结构的问题，为在穿越活动性较弱或趋于稳定的地裂缝进行地铁车站等生命线工程建设的可行性研究提供依据。

技术领域

本发明属于地裂缝实验技术领域，特别涉及一种箱涵式地铁车站及临近地表结构跨越地裂缝实验系统及方法。

背景技术

地裂是由于干旱、地下水位下降、地面沉降、地震构造运动或斜坡失稳等原因造成的地面开裂，是一种特殊的地质灾害。地裂缝在世界许多国家都有记录，其发生频率和灾害程度逐年加剧，已成为一个新的、独立的自然灾害类型。它的出现不仅对各类建筑工程、交通设施、城市生命线工程及土地资源造成灾难性的直接破坏，而且可能导致一系列严重的生态环境问题。因此，开展黄土地裂缝场地结构劣化机理研究具有重要的理论意义和工程实用价值。

当前，各大城市都在大规模地建设地铁工程，修建了一批大空间的地铁车站。对地铁等生命线工程，根本无法采取避让措施，严重制约城市规划用地及发展。且地铁车站位置大都选择在繁华商业区、场馆聚集区及居民住宅区附近，其建设不可避免要邻近既有建筑物，有些出现在地裂缝场地下。其建设不可避免地要邻近或穿越既有建(构)筑物、地下基础设施。在高烈度地区，它们的安全性显得尤为重要。因此，对地下结构而言，特别在灾害场地下，考虑邻近地表结构对其地震响应影响研究十分必要。

在地裂缝环境下，地铁车站地震作用灾变行为、结构劣化机理及失效模式均与普通场地不同；同时由于地表结构与地铁车站的耦合作用机理，对地铁车站的地震反应会产生较大影响；同时对于地裂缝场地下地下结构的薄弱位置及震后加固区域的研究相对比较匮乏。这些问题有必要通过振动台模型试验进行系统研究，为以后在活动性较弱或趋于稳定的地裂缝场地建设一般性建筑物提供依据。因此，进行箱涵式车站及临近地表结构跨越地裂缝实验研究方法具有重要的工程实用价值。然而现有技术中，还没有一套比较完善的箱涵式车站及临近地表结构跨越地裂缝实验系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种箱涵式地铁车站及临近地表结构跨越地裂缝实验系统及方法，以解决上述技术问题。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种箱涵式地铁车站及临近地表结构跨越地裂缝实验系统，包括模型土箱、地铁车站缩尺结构模型和地表框架缩尺结构模型；所述模型土箱内壁附有泡沫塑料板，在模型土箱内填充有从待研究地裂缝附近采集的土体；在土体中埋设有土体压力计和土体加速度计，在模型土箱地表下方埋设有地铁车站缩尺结构模型，在模型土箱地表上方设有地表框架缩尺结构模型；

通过在所述地铁车站缩尺结构模型分布应变片，在地铁车站缩尺结构模型周边分布地铁车站加速度计，对箱涵式地铁车站及临近地表结构跨越地裂缝进行测试，观察地铁车站缩尺结构模型动力特性的变化。

进一步的，所述土体压力计埋设在地铁车站缩尺结构模型水平中轴线两侧和沿水平中轴线顶端垂直方向，沿水平中轴线顶端垂直方向布置的土体压力计与模型土箱的泡沫塑料板的距离不小于300mm。

进一步的，所述地铁车站缩尺结构模型埋设位置深度距土体表面不小于20mm。

进一步的，所述地铁车站缩尺结构模型为矩形闭合箱涵式钢筋混凝土结构，在矩形箱体中设有一根横板与两排纵柱，纵柱的两端和中部设有横梁，应变片分别设在矩形箱体内壁、横板上方和纵柱两侧。

进一步的，所述地铁车站加速度计分布在矩形箱体纵柱外侧两端、矩形箱体横板外侧两端以及矩形箱体顶角处。