[发明专利]一种深埋隧道模拟试验段荷载加载装置及试验方法

说明书

本发明涉及一种深埋隧道模拟试验段荷载加载装置及试验方法，加载装置包括模型箱以及液压加载装置，模型箱整体为方型结构，在其中心位置开设贯通的圆柱形空腔，且圆柱形空腔的中心与模型箱体中心重合；隧道衬砌模型布设在圆柱形空腔内，在圆柱形空腔的腔壁与隧道衬砌模型之间安装液压加载装置；液压加载装置与位于模型箱外部的液压设备连通，液压设备以及液压加载装置同时与控制系统连通；本发明能够实现施加的围岩压力以完全接触的方式加载于模型衬砌，较真实地反应了围岩与衬砌相互作用下的受力变形情况。

技术领域

本发明涉及一种深埋隧道模拟试验段荷载加载装置及试验方法，属于隧道衬砌室内模型模拟实验设备技术领域。

背景技术

深埋隧道是岩土界重点关注的工程对象，由于深埋隧道中地质条件情况复杂，隧道衬砌受周围围岩压力作用同样复杂。研究衬砌在复杂围压下的受力和变形常常采用室内模型试验，随着室内模型试验研究的不断深入，通过试验已解决了许多深埋隧道相关的难题。

目前，室内模型试验中主要采用的设备是模型试验加载装置，而对衬砌的加载方式大多采用荷载(如千斤顶)直接作用于衬砌局部，忽略了围岩与衬砌的完全接触，从而导致所获得的试验数据与真实情况吻合度有限，因此研究一个使围岩与衬砌能够完全接触的模型试验加载装置十分迫切。为了更好地发展隧道技术，需要不断提高室内模型试验中试验数据对真实情况反应的准确性，从而提高室内模型试验的参考价值。

发明内容

本发明提供一种深埋隧道模拟试验段荷载加载装置及试验方法，能够实现施加的围岩压力以完全接触的方式加载于模型衬砌，较真实地反应了围岩与衬砌相互作用下的受力变形情况。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种深埋隧道模拟试验段荷载加载装置，包括模型箱以及液压加载装置，所述的模型箱整体为方型结构，在其中心位置开设贯通的圆柱形空腔，且圆柱形空腔的中心与模型箱体中心重合；

隧道衬砌模型布设在圆柱形空腔内，在圆柱形空腔的腔壁与隧道衬砌模型之间安装液压加载装置；

所述液压加载装置与位于模型箱外部的液压设备连通，液压设备以及液压加载装置同时与控制系统连通；

其中，所述的液压加载装置通过填充液体对隧道衬砌模型施加压力；

作为本发明的进一步优选，所述液压加载装置包括橡胶囊以及内部框架，橡胶囊呈圆环柱形状，其内部为封闭中空空间，用于填充液体；

在橡胶囊内设置内部框架，通过内部框架支撑成型的橡胶囊与模型箱中心位置的圆柱形空腔内腔匹配；

在橡胶囊的囊壁上对称预埋连通管，两根连通管同时伸出模型箱通过液体输送管与液压设备连通；

作为本发明的进一步优选，在橡胶囊内腔壁上安装若干防水压力传感器，在橡胶囊的囊壁上预埋导线连通管，若干防水压力传感器通过穿设导线连通管的导线与外部的控制系统连接；

在隧道衬砌模型内表面安装应力计和应变计，应力计以及应变计同样通过导线与外部的控制系统连接；

所述导线连通管与位于上方的连通管相邻；

作为本发明的进一步优选，所述内部框架呈圆柱形结构设置，包括若干环形构件以及若干横向构件，若干环形构件同轴顺次叠设，且相邻环形构件之间在轴向方向有间距；

沿着内部框架的轴向方向焊接若干横向构件，将若干环形构件固定成型，相邻横向构件在内部框架的径向方向间距相同；

作为本发明的进一步优选，当内部框架布设在橡胶囊内时，横向构件与橡胶囊的囊壁胶结；

作为本发明的进一步优选，所述的环形构件设置接头结构，环形构件是一个内部中空的圆环结构，圆环未封闭，在未封闭端的圆环结构内通过接头结构连接；