[发明专利]超重力场开挖面失稳模拟系统和模拟方法

说明书

本发明的实施例提出一种超重力场开挖面失稳模拟系统和模拟方法。其中，所述超重力场开挖面失稳模拟系统包括离心机、箱体、土层、开挖面模拟组件和位移采集系统，所述离心机上具有离心位，以便于提供超重力场模拟环境，所述箱体设置在所述离心位上，所述箱体具有容纳腔，所述土层填充在所述容纳腔内，所述开挖面模拟组件包括支撑件、开挖模拟面板和驱动件，所述开挖模拟面板具有初始位置和预设位置，且所述驱动件与所述开挖模拟面板相连以便驱动所述开挖模拟面板沿所述模拟开挖通道的长度方向移动。因此，根据本发明的实施例的超重力场开挖面失稳模拟系统具有操作方便和数据的真实性好的优点。

技术领域

本发明涉及地下施工模拟技术领域，具体涉及一种超重力场开挖面失稳模拟系统和具有该超重力场开挖面失稳模拟系统的模拟方法。

背景技术

城市地下空间开发呈现迅速增长态势，并逐渐从浅层向深层发展。开挖面失稳模拟系统模拟开挖的过程，观察开挖面失稳诱发地下结构变形破坏的过程。具有便于控制试验参数、经济性好和安全性高的优点。相关技术中，模拟系统包括模型箱、土体、传感器和图像采集系统等。为了增加数据的真实性，往往需要缩减实际开挖面所在深度比例与模拟系统之间的比例，会造成箱体的体积偏大的问题。而且模拟系统的数据为1g环境下的形变量，存在数据失真，模型使用局限性大的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种超重力场开挖面失稳模拟系统。该超重力场开挖面失稳模拟系统具有操作方便、适用范围广和数据的真实性好的优点。

本发明的实施例还提出一种超重力场开挖面失稳模拟方法。

本发明实施例的超重力场开挖面失稳模拟系统包括离心机、箱体、土层、开挖面模拟组件和位移采集系统。

所述离心机上具有离心位，以便于提供超重力场模拟环境，所述箱体设置在所述离心位上，所述箱体具有容纳腔，所述土层填充在所述容纳腔内，所述开挖面模拟组件包括支撑件、开挖模拟面板和驱动件，所述支撑件设置在所述土层的预设深度，所述支撑件与所述箱体之间形成模拟开挖通道，所述支撑件具有开口端，所述开挖模拟面板具有初始位置和预设位置，在所述初始位置，所述开挖模拟面板设置在所述开口端，且所述驱动件与所述开挖模拟面板相连以便驱动所述开挖模拟面板沿所述模拟开挖通道的长度方向移动，所述位移采集系统用于监测在所述开挖模拟面板移动过程中所述土层在失稳状态下的变形情况。其中，预设位置为所述开挖模拟面板移动后的位置。

本发明实施例的超重力场开挖面失稳模拟系统，通过将箱体、土层、开挖面模拟组件和位移采集系统设置在离心机上，以通过离心机的箱体、土层、开挖面模拟组件和位移采集系统产生的离心力形成超重力场开挖面，以此模拟开挖面在对应深度实际所承受的作用力，土层卸荷失稳状态后的变形情况。对应元件之间所承受的离心力与其旋转时所在半径呈正比，与实际开挖面受到的作用力与深度呈正比相适应，因此，采用离心机创造超重力场环境模拟取得的数据具有真实性好的优点。此外，对于不同模拟的深度，可以通过改变离心转速来实现，具有适用范围广和操作方便的优点。

因此，本发明实施例的超重力场开挖面失稳模拟系统具有操作方便、适用范围广和数据的真实性好的优点。

在一些实施例中，所述支撑件包括支撑板，所述支撑板、所述箱体的侧壁和所述箱体的底壁形成所述模拟开挖通道，所述箱体具有沿所述模拟开挖通道的长度方向相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述支撑件与所述第一侧壁相连，所述开口端距所述第二侧壁的距离不小于10cm。

在一些实施例中，所述驱动件为丝杠组件或液压缸。