[发明专利]隧道危石垮塌室内大型综合模拟试验平台及方法

摘要

本发明公开了一种隧道危石垮塌室内大型综合模拟试验平台及方法，利用单块体危石失稳模拟系统、裂隙岩体多块体失稳模拟系统、复杂隧道环境定量模拟系统和数据采集处理系统，分别模拟单独块体随隧道掌子面开挖的渐进失稳过程、模拟裂隙岩体围岩受隧道开挖影响的失稳过程和模拟隧道昏暗、多尘和潮湿的真实环境；采集不同隧道模拟环境下获取岩体表面结构面信息，对裂隙岩体开挖后的稳定性进行监测。

主权项

1.一种隧道危石垮塌室内大型综合模拟试验平台，其特征是：包括外壳，所述外壳内设置有单块体危石失稳模拟系统、裂隙岩体多块体失稳模拟系统、复杂隧道环境定量模拟系统和数据采集处理系统，其中：所述单块体危石失稳模拟系统，包括对称设置的支撑墙，所述支撑墙上设置有滑轨，滑轨之间通过弧形杆连接，所述支撑墙之间设置有拱形支撑，所述拱形支撑上一侧设置有单独块体，所述单独块体上端设置有第一加压机构，模拟单独块体随隧道掌子面开挖的渐进失稳过程；所述裂隙岩体多块体失稳模拟系统，包括试验台架，所述试验台架内部容纳有浇模预制岩体，所述浇模预制岩体与试验台架之间设置有多个第二加压机构，对浇模预制岩体施加不同方向的压力，模拟裂隙岩体围岩受隧道开挖影响的失稳过程；所述复杂隧道环境定量模拟系统，包括补光灯、粉尘浓度模拟装置和湿度模拟装置，模拟隧道昏暗、多尘和潮湿的真实环境；所述数据采集处理系统，采集不同隧道模拟环境下获取岩体表面结构面信息，对裂隙岩体开挖后的稳定性进行监测；所述拱形支撑上设置有水平推动装置，实现模拟开挖装置水平移动；所述单块体危石失稳模拟系统的拱形支撑两侧设置有滑轨，所述拱形支撑受水平推动装置的推动沿下方布置的滑轨实现位置移动，从而实现支撑上方的岩块逐渐揭露，实现隧道开挖模拟；所述单独块体吊装在弧形杆上并可沿杆滑动，从而实现潜在失稳块体在隧道断面位置上的变换；所述第一加压机构包括液压千斤顶和传力板，千斤顶安装在台架与传力板之间，由液压控制系统控制加载力的大小；所述数据采集处理系统包括数码照相机和三维激光扫描仪；所述数据采集处理系统，还包括激光测振仪和红外热成像仪，所述激光测振仪监测潜在失稳块体固有振动频率的动态变化；所述红外热成像仪监测开挖过程中裂隙岩体整体温度场的时空变化；所述三维激光扫描仪通过不同时段点云数据的比对，监测开挖后岩体的位移变化。