[实用新型]一种隧道模型试验装置

说明书

本实用新型涉及隧道工程测试技术领域，公开了一种隧道模型试验装置，包括：模型箱、底部浸水增湿系统、双向加载系统和顶部加载系统，模型箱的左右两侧及顶部开放，模型箱内可拆卸连接有横向的带孔隔板，模型箱的底部与横向隔板之间形成底部空腔，模型箱内放置有隧道模型，底部浸水增湿系统与底部空腔连通，双向加载系统包括沿竖直方向设置于模型箱内的左侧压板和右侧压板，左侧压板和右侧压板沿水平方向与模型箱滑动配合，顶部加载系统设置于模型箱内。本实用新型装置能够较为全面地模拟隧道在自然地层中复杂多样的受力情况，更加符合实际情况，有效提高了模拟试验对隧道研究的参考价值。

技术领域

本实用新型涉及隧道工程测试技术领域，特别涉及一种隧道模型试验装置。

背景技术

隧道是修建在地下、水下或者在山体中，铺设铁路或修筑公路供机动车辆通行的建筑物。随着工程设备和技术的发展，隧道已成为一种十分常见的建筑形式。模型试验是发展隧道相关技术的重要手段，现场隧道模型试验受场地、人为因素等影响，成本较大且费时较长，室内隧道模型试验具有成本低和操作简易等优点，是研究隧道受力机理的有效方法，能够直观地观测到隧道变形破坏过程，为隧道研究提供重要依据。

目前，在隧道模型加载试验中，大多数试验装置忽略地下水对隧道衬砌的作用，因而不能全面模拟隧道在地层中的状态；国内外隧道模型装置多采用直接向隧道衬砌施加荷载的加载方式，忽略了隧道在围岩地应力场中衬砌与围岩的相互作用因素，无法准确模拟隧道在地层中的受力变形情况。

而忽略了地下水影响以及衬砌与围岩相互作用的模型试验，所得出的试验数据是不全面的，对隧道相关技术发展的参考价值有限。因此，有必要将地下水作用以及隧道衬砌和围岩的相互作用考虑到隧道模型试验中，以提高对隧道相关研究的参考价值。

实用新型内容

本实用新型提供一种隧道模型试验装置，同时考虑衬砌和围岩相互作用，以隧道衬砌和围岩共同作为模拟对象，基于土质围岩的底部增湿隧道模型试验较真实地模拟了隧道的实际变形特征，解决了以往隧道模型试验忽略地下水作用以及直接对隧道衬砌直接施加荷载隧道受力变形不符合实际的问题。

本实用新型提供了一种隧道模型试验装置，包括：

模型箱，左右两侧及顶部开放，模型箱内可拆卸连接有横向的带孔隔板，模型箱的底部与横向隔板之间形成底部空腔，模型箱内放置有隧道模型，隧道模型放置于带孔隔板之上，隧道模型包括隧道衬砌模型以及填充于隧道衬砌模型外周的围岩模拟材料；

底部浸水增湿系统，与底部空腔连通，用于为底部空腔提供水流或水蒸气，以使水流或水蒸气透过带孔隔板进入隧道模型中；

双向加载系统，包括沿竖直方向设置于模型箱内的左侧压板和右侧压板，左侧压板和右侧压板沿水平方向与模型箱滑动配合，左侧压板和右侧压板分别向靠近隧道模型的方向移动以对隧道模型左右两侧施加均匀或不均匀的推力；

顶部加载系统，设置于模型箱内，以对隧道模型顶部施加均匀荷载。

可选的，底部浸水增湿系统包括：

连接管路，第一端与底部空腔内的进液口连通；

水流/水蒸气分路转换控制组件，连接于连接管路的第二端，通过连接管路向底部空腔内通入水流或水蒸气。

可选的，水流/水蒸气分路转换控制组件包括：

清水箱，设置于模型箱的外部，连接管路包括进液管、进气管和排液管，清水箱连接于进液管的第一端，进液管的第二端与进液口连通，进液管沿清水箱向进液口的方向上依次连接有水泵、水流阀门、第一单向阀和流量表，进气管的第一端连接于水泵和水流阀门之间的进液管上，进气管的第二端连接于水流阀门和第一单向阀之间的进液管上，进气管上依次设有水蒸汽发生器进水阀门、水蒸气发生器和第二单向阀；