CN111122058A - 一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置，包括支撑底座和试验箱，试验箱置于支撑底座上方；底盘上表面一体成型有沿着其长度方向延伸的导轨，以及靠近侧边处开有第一拼接卡槽；隧道模型横跨导轨并安装在底盘中部；试验小车安装在导轨上，沿着导轨的延伸方向行驶，行驶过程中穿过隧道模型；前、后挡板、左、右侧挡板竖直安装在在底盘的四侧边上，包围着隧道模型、导轨以及试验小车；感应施加机构与上挡板固定，并通过上挡板固定在隧道模型的正上方；上挡板与前、后挡板、左、右侧挡板以及底盘配合，形成一个密闭的试验空间。本发明能够适应各种不同尺寸、不同弯曲及不同坡度的隧道模型，拼接安装简单，模型弯曲和坡度调整方便。

Description

一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置

技术领域

本发明涉及隧道监测的技术领域，尤其涉及到一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置。

背景技术

近几年来，随着城市的不断扩大，发展的速度加快，对城市交通的要求也越来越高，因此城市下穿隧道被大量修建。城市下穿隧道的修建对减少城市道路用地、缩短行车里程、疏导城市交通都有积极的作用。但是近年来城市下穿隧道中的变形缝的渗漏问题却已经成为了下穿隧道的通病之一，已经越来越引起工程界的重视，能否处理好变形缝的渗漏问题成为了下穿隧道安全营运的重大问题。因此，研究隧道裂缝的影响因素以及渗漏问题就显得格外重要，而现场试验研究有很多的限制条件，于是就可以通过试验箱进行模拟研究得到近似的结果。

但现有的试验箱存在以下四个方面的局限性：一是对隧道模型有较多的限制，模型的大小、形状以及有无坡度和弯曲等方面，都会受制于试验箱尺寸和功能；二是并没有配套的设备来检测记录隧道裂缝渗漏的变化情况；三是施加于隧道模型之上力的形式比较单一；四是不能对隧道内部渗漏情况进行精确的定量分析。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置，能够适应各种不同尺寸、不同弯曲及不同坡度的隧道模型，拼接安装简单，模型弯曲和坡度调整方便；方便记录模型内部在施加力之后的变化过程；能够模拟出多种施加于模型上的力的组合形式；能够研究注水量的多少对裂缝渗漏影响情况，而且能精确测量各部位渗漏量的大小；还可以通过更换薄片来研究注水速度对渗漏大小的改变。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置，包括支撑底座和试验箱，试验箱置于支撑底座上方；

所述试验箱包括底盘、隧道模型、试验小车、前、后挡板、左、右侧挡板、感应施加机构以及上挡板；

其中，所述底盘上表面一体成型有沿着其长度方向延伸的导轨，以及靠近侧边处开有第一拼接卡槽；

所述隧道模型横跨导轨并安装在底盘中部；

所述试验小车安装在导轨上，沿着导轨的延伸方向行驶，行驶过程中穿过隧道模型；

所述前、后挡板、左、右侧挡板竖直安装在在底盘的四侧边上，包围着隧道模型、导轨以及试验小车；

所述感应施加机构与上挡板固定，并通过上挡板固定在隧道模型的正上方；

所述上挡板与前、后挡板、左、右侧挡板以及底盘配合，形成一个密闭的试验空间。

进一步地，所述支撑底座的上表面处，一体成型有位于四个角落的支撑柱，以及设有贯穿其长度方向两端的调节卡槽；该调节卡槽并排且置于支撑底座长度方向两端的支撑柱之间，其内设有可沿着其延伸方向移动的模型坡度调节组件。

进一步地，所述模型坡度调节组件包括移动凸柱和调节弹簧；

而移动凸柱由可伸缩圆柱和空心长方体组成，可伸缩圆柱设于空心长方体顶部；可伸缩圆柱收缩时，藏于空心长方体内；

所述移动凸柱通过空心长方体滑动固定在调节卡槽内，调节弹簧固定连接于可伸缩圆柱顶部。

进一步地，所述底盘上表面开有多条垂直于导轨延伸方向且位于隧道模型两侧底部的固定槽；隧道模型通过模型固定调节组件与固定槽配合从而安装在底盘中部。

进一步地，所述模型固定调节组件由拱桥形滑件和螺栓组成；所述拱桥形滑件两端开有穿孔，螺栓穿过该穿孔与固定槽配合，使得隧道模型安装在底盘中部。

进一步地，所述试验小车的车前部安装有红外摄像机，车后部安装有泡沫喷射器。

进一步地，所述前、后挡板、左、右侧挡板的底部和一侧边分别一体成型有第一拼接凸部和第二拼接凸部，与该侧边相对的另一侧边设有第二拼接卡槽；前、后挡板、左、右侧挡板通过第一拼接凸部与底盘的第一拼接卡槽配合，从而拼接安装在底盘上；而前、后挡板分别通过第二拼接凸部与相应的第二拼接卡槽配合，与左、右侧挡板拼接。

进一步地，所述前、后挡板、左、右侧挡板均为钢化玻璃挡板。

进一步地，所述感应施加机构包括注水管、应力感应器、储水板、空心的伸缩性应力施加器以及薄片；

其中，所述应力感应器和储水板均安装在上挡板下方，应力感应器固定于上挡板和储水板之间；

所述注水管按序穿过上挡板和应力感应器，与储水板连通；

所述伸缩性应力施加器和薄片均安装在储水板下方，薄片通过伸缩性应力施加器与储水板固定连接；

所述储水板底部中央开有排水通孔。

进一步地，所述薄片为弧形状薄片，其弧度与隧道模型顶部的弧度适配；弧形状薄片拱起的顶端与储水板底部中央的排水通孔连接，且其设有贯穿其上下表面的密集的孔洞。

与现有技术相比，本方案原理及优点如下：

1.底盘上表面一体成型有导轨以及靠近侧边处开有第一拼接卡槽；前、后挡板、左、右侧挡板的底部和一侧边分别一体成型有第一拼接凸部和第二拼接凸部，与该侧边相对的另一侧边设有第二拼接卡槽；前、后挡板、左、右侧挡板通过第一拼接凸部与底盘的第一拼接卡槽配合，从而拼接安装在底盘上；而前、后挡板分别通过第二拼接凸部与相应的第二拼接卡槽配合，与左、右侧挡板拼接，拼接安装简单，拆卸也容易方便。

2.底盘上表面开有多条垂直于导轨延伸方向且位于隧道模型两侧底部的固定槽；通过模型固定调节组件与固定槽配合，使得适应不同尺寸隧道模型的安装，也能调节隧道模型的弯曲度。

3.支撑底座的上表面处，一体成型有位于四个角落的支撑柱，以及设有贯穿其长度方向两端的调节卡槽；该调节卡槽并排且置于支撑底座长度方向两端的支撑柱之间，其内设有可沿着其延伸方向移动的模型坡度调节组件；试验箱置于支撑底座上方，通过模型坡度调节组件对隧道模型的坡度进行调整，快捷方便。

4.感应施加机构中，应力感应器和储水板均安装在上挡板下方，应力感应器固定于上挡板和储水板之间；注水管按序穿过上挡板和应力感应器，与储水板连通；伸缩性应力施加器和薄片均安装在储水板下方，薄片通过伸缩性应力施加器与储水板固定连接；能够模拟出多种施加于隧道模型上的力的组合形式。

5.在原理4的基础上，试验小车的车前部安装有红外摄像机，车后部安装有泡沫喷射器；另外，试验小车安装在导轨上，沿着导轨的延伸方向行驶，行驶过程中穿过隧道模型；在隧道模型内，红外摄像机会记录隧道模型的裂缝的发展情况，而后泡沫喷射器会均匀地喷射一层吸水泡沫粘在隧道模型内部，待试验结束后，即可取出测量得到各个部位精确的渗漏量。

6.薄片通过伸缩性应力施加器与储水板固定连接，通过更换薄片即能研究注水速度对渗漏大小的改变。

7.前、后挡板、左、右侧挡板均为钢化玻璃挡板，方便试验人员观察试验箱内的运行情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的服务作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置处于打开状态时的结构示意图；

图2为本发明一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置的结构示意图；

图3为本发明一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置中感应施加机构与上挡板固定的结构示意图之一；

图4为本发明一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置中感应施加机构与上挡板固定的结构示意图之二；

图5为本发明一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置中前、后挡板、左、右侧挡板以及底盘之间的拼接示意图；

图6为本发明一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置中隧道模型和试验小车安装在底盘上的结构示意图之一；

图7为本发明一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置中隧道模型和试验小车安装在底盘上的结构示意图之二；

图8为本发明一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置中支撑底座的结构示意图；

图9为本发明一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置中模型固定调节组件处的局部放大分解图。

附图标记：

1-支撑底座、2-试验箱、3-底盘、4-隧道模型、5-试验小车、6-前挡板、7- 后挡板、8-左侧挡板、9-右侧挡板、10-感应施加机构、11-上挡板、12-导轨、13-支撑柱、14-调节卡槽、15-模型坡度调节组件、16-模型固定调节组件、17- 泡沫喷射器、18-红外摄像机、19-注水管、20-应力感应器、21-储水板、22-伸缩性应力施加器、23-薄片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

如图1-9所示，一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置，包括支撑底座1和试验箱2。

其中，支撑底座1的上表面处，一体成型有位于四个角落的支撑柱13，以及设有贯穿其长度方向两端的调节卡槽14；该调节卡槽14并排且置于支撑底座1 长度方向两端的支撑柱13之间，其内设有可沿着其延伸方向移动的模型坡度调节组件15。

模型坡度调节组件15包括移动凸柱和调节弹簧；而移动凸柱由可伸缩圆柱和空心长方体组成，可伸缩圆柱设于空心长方体顶部；可伸缩圆柱收缩时，藏于空心长方体内；移动凸柱通过空心长方体滑动固定在调节卡槽14内，调节弹簧固定连接于可伸缩圆柱顶部。

试验箱2通过支撑柱13和模型坡度调节组件15配合支撑，从而固定于支撑底座1上方。

具体地，试验箱2包括底盘3、隧道模型4、试验小车5、前、后挡板6、7、左、右侧挡板8、9、感应施加机构10以及上挡板11。其中，底盘3上表面一体成型有沿着其长度方向延伸的导轨12，开有多条垂直于导轨12延伸方向且位于隧道模型4两侧底部的固定槽，以及靠近侧边处开有第一拼接卡槽。

隧道模型4横跨导轨12并通过模型固定调节组件16与固定槽配合从而安装在底盘3中部。该模型固定调节组件16由拱桥形滑件和螺栓组成；拱桥形滑件两端开有穿孔，螺栓穿过该穿孔与固定槽配合。

试验小车5安装在导轨12上，沿着导轨12的延伸方向行驶，行驶过程中穿过隧道模型4；试验小车5的车前部安装有红外摄像机18，车后部安装有泡沫喷射器17。

前、后挡板6、7、左、右侧挡板8、9均为钢化玻璃挡板。

前、后挡板6、7、左、右侧挡板8、9的底部和一侧边分别一体成型有第一拼接凸部和第二拼接凸部，与该侧边相对的另一侧边设有第二拼接卡槽；前、后挡板6、7、左、右侧挡板8、9通过第一拼接凸部与底盘3的第一拼接卡槽配合，从而拼接安装在底盘3上；而前、后挡板6、7分别通过第二拼接凸部与相应的第二拼接卡槽配合，与左、右侧挡板8、9拼接。

四者拼接后包围着隧道模型4、导轨12以及试验小车5。

感应施加机构10包括注水管19、应力感应器20、储水板21、空心的伸缩性应力施加器22以及薄片23；其中，应力感应器20和储水板21均安装在上挡板 11下方，应力感应器20固定于上挡板11和储水板21之间；注水管19按序穿过上挡板11和应力感应器20，与储水板21连通；伸缩性应力施加器22和薄片23 均安装在储水板21下方。薄片23通过伸缩性应力施加器22与储水板21固定连接，该薄片23为弧形状薄片，其弧度与隧道模型4顶部的弧度适配；弧形状薄片拱起的顶端与储水板21底部中央的排水通孔连接，且其设有贯穿其上下表面的密集的孔洞。

感应施加机构10并通过上挡板11固定在隧道模型4的正上方。

上挡板11与前、后挡板6、7、左、右侧挡板8、9以及底盘3配合，形成一个密闭的试验空间。

具体的工作原理如下：

底盘3上表面一体成型有导轨12以及靠近侧边处开有第一拼接卡槽；前、后挡板6、7、左、右侧挡板8、9的底部和一侧边分别一体成型有第一拼接凸部和第二拼接凸部，与该侧边相对的另一侧边设有第二拼接卡槽；前、后挡板6、7、左、右侧挡板8、9通过第一拼接凸部与底盘3的第一拼接卡槽配合，从而拼接安装在底盘3上；而前、后挡板6、7分别通过第二拼接凸部与相应的第二拼接卡槽配合，与左、右侧挡板8、9拼接，拼接安装简单，拆卸也容易方便。

底盘3上表面开有多条垂直于导轨12延伸方向且位于隧道模型4两侧底部的固定槽；通过模型固定调节组件16与固定槽配合，使得适应不同尺寸隧道模型4的安装，也能调节隧道模型4的弯曲度。

支撑底座的上表面处，一体成型有位于四个角落的支撑柱13，以及设有贯穿其长度方向两端的调节卡槽14；该调节卡槽14并排且置于支撑底座1长度方向两端的支撑柱13之间，其内设有可沿着其延伸方向移动的模型坡度调节组件15；试验箱置于支撑底座1上方，通过模型坡度调节组件15对隧道模型4的坡度进行调整，该模型坡度调节组件15中，移动凸柱的作用是调节坡度，通过可伸缩圆柱可以进行伸缩，而调节弹簧的作用是防止在调节过程中底盘3变形过大。

感应施加机构10中，应力感应器20和储水板21均安装在上挡板下方，应力感应器20固定于上挡板和储水板21之间；注水管19按序穿过上挡板和应力感应器20，与储水板21连通；伸缩性应力施加器22和薄片23均安装在储水板 21下方，薄片23通过伸缩性应力施加器22与储水板21固定连接；能够模拟出多种施加于隧道模型4上的力的组合形式。(普通试验的力都是直接施加在隧道模型4之上，而隧道模型4却又是曲面的，有两个弊端：1.力不方便施加，2.只能施加简单的力的形式如集中力。而本实施例的试验箱把直接施加到隧道模型4 的力转变为施加在一个上挡板11上，给试验者施加力提供了一个简单方便的平台，在这样的上挡板11上施加集中力、不均匀力、面力等方便许多)

试验小车安装在导轨12上，沿着导轨12的延伸方向行驶，行驶过程中穿过隧道模型4；在隧道模型4内，红外摄像机18会记录隧道模型4的裂缝的发展情况，而后泡沫喷射器17会均匀地喷射一层吸水泡沫粘在隧道模型4内部，待试验结束后，即可取出测量得到各个部位精确的渗漏量。

本实施例中，薄片23通过伸缩性应力施加器22与储水板21固定连接，通过更换薄片23即能研究注水速度对渗漏大小的改变。

还有的是，由于前、后挡板6、7、左、右侧挡板8、9均为钢化玻璃挡板，所以试验人员观察试验箱内的运行情况十分方便。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置，其特征在于，包括支撑底座(1)和试验箱(2)，试验箱(2)置于支撑底座(1)上方；

所述试验箱(2)包括底盘(3)、隧道模型(4)、试验小车(5)、前、后挡板(6、7)、左、右侧挡板(8、9)、感应施加机构(10)以及上挡板(11)；

其中，所述底盘(3)上表面一体成型有沿着其长度方向延伸的导轨(12)，以及靠近侧边处开有第一拼接卡槽；

所述隧道模型(4)横跨导轨(12)并安装在底盘(3)中部；

所述试验小车(5)安装在导轨(12)上，沿着导轨(12)的延伸方向行驶，行驶过程中穿过隧道模型(4)；

所述前、后挡板(6、7)、左、右侧挡板(8、9)竖直安装在在底盘(3)的四侧边上，包围着隧道模型(4)、导轨(12)以及试验小车(5)；

所述感应施加机构(10)与上挡板(11)固定，并通过上挡板(11)固定在隧道模型(4)的正上方；

所述上挡板(11)与前、后挡板(6、7)、左、右侧挡板(8、9)以及底盘(3)配合，形成一个密闭的试验空间。

2.根据权利要求1所述的一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置，其特征在于，所述支撑底座(1)的上表面处，一体成型有位于四个角落的支撑柱(13)，以及设有贯穿其长度方向两端的调节卡槽(14)；该调节卡槽(14)并排且置于支撑底座(1)长度方向两端的支撑柱(13)之间，其内设有可沿着其延伸方向移动的模型坡度调节组件(15)。

3.根据权利要求2所述的一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置，其特征在于，所述模型坡度调节组件(15)包括移动凸柱和调节弹簧；

而移动凸柱由可伸缩圆柱和空心长方体组成，可伸缩圆柱设于空心长方体顶部；可伸缩圆柱收缩时，藏于空心长方体内；

所述移动凸柱通过空心长方体滑动固定在调节卡槽(14)内，调节弹簧固定连接于可伸缩圆柱顶部。

4.根据权利要求1所述的一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置，其特征在于，所述底盘(3)上表面开有多条垂直于导轨(12)延伸方向且位于隧道模型(4)两侧底部的固定槽；隧道模型(4)通过模型固定调节组件(16)与固定槽配合从而安装在底盘(3)中部。

5.根据权利要求4所述的一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置，其特征在于，所述模型固定调节组件(16)由拱桥形滑件和螺栓组成；所述拱桥形滑件两端开有穿孔，螺栓穿过该穿孔与固定槽配合，使得隧道模型(4)安装在底盘(3)中部。

6.根据权利要求1所述的一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置，其特征在于，所述试验小车(5)的车前部安装有红外摄像机(18)，车后部安装有泡沫喷射器(17)。

7.根据权利要求1所述的一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置，其特征在于，所述前、后挡板(6、7)、左、右侧挡板(8、9)的底部和一侧边分别一体成型有第一拼接凸部和第二拼接凸部，与该侧边相对的另一侧边设有第二拼接卡槽；前、后挡板(6、7)、左、右侧挡板(8、9)通过第一拼接凸部与底盘(3)的第一拼接卡槽配合，从而拼接安装在底盘(3)上；而前、后挡板(6、7)分别通过第二拼接凸部与相应的第二拼接卡槽配合，与左、右侧挡板(8、9)拼接。

8.根据权利要求7所述的一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置，其特征在于，所述前、后挡板(6、7)、左、右侧挡板(8、9)均为钢化玻璃挡板。

9.根据权利要求1所述的一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置，其特征在于，所述感应施加机构(10)包括注水管(19)、应力感应器(20)、储水板(21)、空心的伸缩性应力施加器(22)以及薄片(23)；

其中，所述应力感应器(20)和储水板(21)均安装在上挡板(11)下方，应力感应器(20)固定于上挡板(11)和储水板(21)之间；

所述注水管(19)按序穿过上挡板(11)和应力感应器(20)，与储水板(21)连通；

所述伸缩性应力施加器(22)和薄片(23)均安装在储水板(21)下方，薄片(23)通过伸缩性应力施加器(22)与储水板(21)固定连接；

所述储水板(21)底部中央开有排水通孔。

10.根据权利要求9所述的一种可调节拼接的隧道渗漏裂缝监测试验装置，其特征在于，所述薄片(23)为弧形状薄片，其弧度与隧道模型(4)顶部的弧度适配；弧形状薄片拱起的顶端与储水板(21)底部中央的排水通孔连接，且其设有贯穿其上下表面的密集的孔洞。

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