[发明专利]穿越断层破碎带的海底隧道抗震试验模拟系统

说明书

本发明提供了一种穿越断层破碎带的海底隧道抗震试验模拟系统，包括地震模拟单元、隧道模拟单元和检测单元，地震模拟单元包括间隔设置的振动组件和固定组件；隧道模拟单元包括容纳箱和沿所述第一方向设于所述容纳箱内的隧道模型，还包括设于所述隧道模型上方的海水模型，所述隧道模型外周填充有围岩模型，所述容纳箱包括沿所述第一方向依次连通的振动部、连接部和固定部，所述振动部连接于所述振动组件，所述固定部连接于所述固定组件，所述连接部位于所述振动组件和所述固定组件之间，所述连接部为柔性构件。本发明提供的穿越断层破碎带的海底隧道抗震试验模拟系统，旨在解决现有振动台模拟装置无法有效模拟海底隧道跨越断层时的非一致性问题。

技术领域

本发明属于海底隧道地震工程模拟研究技术领域，更具体地说，是涉及一种穿越断层破碎带的海底隧道抗震试验模拟系统。

背景技术

海底隧道的建设在我国方兴未艾，发展势头良好，发展潜力巨大。而我国的海岸线多位于环太平洋地震带的地震多发区域，越来越多的新建和在建的跨海隧道都将处于强地震区，穿越或跨越活跃断层带的现象愈来愈普遍，所面临的地震和跨断层安全威胁也日益突出。地震一旦发生，海底隧道将不可避免的遭受到断层活动作用的影响，造成的灾害损失和社会影响都将难以估量。如何减少隧道在断层处的地震作用与围岩的错动或蠕滑影响已成为隧道界所关注的重大课题之一。对穿越断裂带的隧道在地震作用和断层影响耦合情况下的结构破坏和减灾措施的研究，具有非常重要的工程意义。

抗震试验模拟装置是进行地震工程模拟研究的最有效设施，一般包括：拟静力，拟动力，地震模拟振动台，原位试验等。对于地震模拟振动台装置存在一些问题：第一，目前的试验系统多为单个刚性箱，无法实现海底隧道非一致激励问题，且其断层可错动量很小，而多台联振的实验条件又难以实现；第二，国内对于海底隧道模型试验的设计尚处于空白，现有模型试验难以满足在海水动力作用、断层错动或蠕滑以及两者耦合作用下的隧道抗震力学行为的试验，不同海水深度和不同构造、错动形式的断层难以在一个模型箱上同时实现。对此，如何提供可以准确模拟海水动力作用、断层错动或蠕滑以及两者耦合作用下的隧道振动台模型箱试验是目前存在的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种穿越断层破碎带的海底隧道抗震试验模拟系统，旨在解决现有振动台模拟装置无法有效模拟海底隧道跨越断层时的非一致性问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种穿越断层破碎带的海底隧道抗震试验模拟系统，包括：

地震模拟单元，包括沿第一方向间隔设置的振动组件和固定组件；

隧道模拟单元，包括容纳箱和沿所述第一方向设于所述容纳箱内的隧道模型，还包括设于所述隧道模型上方的海水模型，所述海水模型与所述容纳箱连接，所述隧道模型外周填充有围岩模型，所述容纳箱包括沿所述第一方向依次连通的振动部、连接部和固定部，所述振动部连接于所述振动组件，所述固定部连接于所述固定组件，所述连接部位于所述振动组件和所述固定组件之间，所述连接部为柔性构件；以及

检测单元，包括设于所述隧道模型的检测组件和与所述检测组件通讯连接的控制终端，所述控制终端设于所述地震模拟单元外，所述检测组件用于采集所述隧道模型的应力和振动力。

在一种可能的实现方式中，所述容纳箱包括箱体和设于所述箱体内的内衬层，所述内衬层分别与所述箱体的侧壁和底板贴合，所述箱体上开设有分离通道，所述分离通道将所述箱体分隔为所述振动部和所述固定部，所述振动部与所述固定部之间相互独立，与所述分离通道对应的所述内衬层形成所述连接部。

在一种可能的实现方式中，所述容纳箱还包括分别与所述振动部和所述连接部可拆卸连接的两个断裂件，所述断裂件位于所述振动部和所述固定部之间，所述断裂件靠近所述连接部的一侧形成断裂面。

在一种可能的实现方式中，所述断裂面为竖直面或与所述竖直面呈夹角的倾斜面。