CN112146912A - 一种隧道多灾变综合模拟试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道多灾变综合模拟试验系统，通过设置综合控制单元、高地应力模拟单元、高地热模拟单元、高湿度模拟单元、突水模拟单元、地震灾害模拟单元和测试单元；在实验室内实现隧道工程的长期服役可靠性和安全性的加速试验评估，实现了多灾变因素的破坏预测及应急准备，具有灾变因素覆盖全、组合工况多、研究用途广等特点。

Description

一种隧道多灾变综合模拟试验系统

技术领域

本发明属于土木工程试验技术领域，具体涉及一种隧道多灾变综合模拟试验系统。

背景技术

随着国民经济的蓬勃发展和基础建设的不断完善，中国隧道与地下工程得到高度发展，己经成为世界上隧道与地下工程建设规模最大、速度最快、难度最大的国家。中国国土面积广阔，地质状况和气候条件复杂，隧道修建和长期服役面临高地应力、高地热、土体含湿量较大高湿度)、强岩溶等复杂载荷作用。这些复杂地质载荷在隧道工程施工中严重威胁施工人员的生命财产安全和工程进度，还会影响隧道在地震、突水等灾变环境下的安全性。例如，在穿越高地应力区时，常常会发生软岩的大变形破坏等地质灾害，不仅会对隧道工程的设计、施工造成巨大的困难，还隐藏着巨大的安全隐患；高地热主要会带来岩层温度的升高，不仅会影响工程作业活动，还会导致温度附加应力从而引起衬砌结构开裂等破坏隧道工程整体稳定性问题；高湿度会加快钢轨锈蚀，使混凝土结构的耐久性降低，降低轨道、设备的可靠性；突水灾害中大量地下水突然集中涌入，对隧道施工造成严重威胁；地震灾害会引起隧道上下、水平振动，从而破坏结构稳定性。综上，开展隧道灾变模拟试验以研究隧道工程灾变环境下的安全性十分必要。

目前，隧道工程的相关试验大多仅考虑应力场的作用，仅有少量物理模型试验同时引入了温度场和应力场，没有实现上述各类环境下多场耦合，也没有考虑交通量增大、汽车轴重增加、车速加快所带来的车辆对隧道路面破坏效应。

因此急需研发出一种隧道多灾变综合模拟试验系统来解决以上问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种隧道多灾变综合模拟试验系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种隧道多灾变综合模拟试验系统，包括：

用于对各模拟单元的灾变载荷进行协调控制的综合控制单元；

用于模拟隧道承受的周向地应力的高地应力模拟单元；

用于模拟隧道路面下部地热效应影响的高地热模拟单元；

用于模拟隧道内湿热空气作用的高湿度模拟单元；

用于山体内地下水造成的喷水事故的突水模拟单元；

用于模拟隧道遭受地震破坏情况的地震灾害模拟单元；

用于实时获取模拟加载各物理量实际值的测试单元；

其中，综合控制单元的输出端分别与高地应力模拟单元的输入端、高地热模拟单元的输入端、高湿度模拟单元的输入端、突水模拟单元的输入端、地震灾害模拟单元的输入端连接；综合控制单元的输入端均与测试单元的输出端连接；高地应力模拟单元的输出端、高地热模拟单元的输出端、高湿度模拟单元的输出端、突水模拟单元的输出端、地震灾害模拟单元的输出端均与测试单元的输入端连接。

具体地，综合控制单元包括：

用于将输入的灾变模拟要求生成控制加载曲线的交互模块；

高速通信模块；

实时运算模块；

信号调制模块；

安全保护模块；

其中，交互模块的输出端与高速通信模块的输入端连接，高速通信模块的输出端与实时运算模块输入端连接，实时运算模块的输出端与信号调制模块输入端连接，信号调制模块的输出端与高地应力模拟单元的输入端、高地热模拟单元的输入端、高湿度模拟单元的输入端、突水模拟单元的输入端、地震灾害模拟单元的输入端连接，安全保护模块的信号输入端与测试单元的输出端连接，安全保护模块的信号输出端分别与实时运算模块输入端、交互模块的输入端连接。

具体地，高地应力模拟单元包括：

承力架；

承力板；

电动缸；

试验件和多个承力板置于承力架内部，电动缸安装在承力架承力架上，试验件的底部置于高地热模拟单元上方，承力架的下方固定安装在高地热模拟单元上，多个承力板作用于试验件上的顶部和三个侧面；每一个承力板均通过球绞结构与电动缸的加载杆连接；。

具体地，与试验件上的顶部和三个侧面的承力板均呈矩阵排布。

具体地，高地热模拟单元包括：

支撑平板；

加热平板；加热平板包括填充材料、异型传热器、双芯加热线,双芯加热线缠绕安装在异型传热器上，填充材料包覆异型传热器、双芯加热线设置；异型传热器与穿过填充材料与支撑平板传热连接；

隔热板；

水冷板；

油源；

用于检测试验件温度的温度传感器；

温度控制器；

其中，试验件底部放置在支撑平板上，支撑平板、加热平板、隔热板、水冷板、油源从上至下依次连接，温度传感器的信号输出端与温度控制器的信号输入端连接，温度控制器的信号输出端与双芯加热线的信号输入端连接。

具体地，高湿度模拟单元包括：

供水调节阀；

过滤水箱；过滤水箱内安装有过滤滤芯；

加热水箱；加热水箱内安装有液位传感器和水箱加热器；

蒸汽调节阀；蒸汽调节阀安装在加热水箱与开口式风道之间的风管上；

风机；风机的出风口与加热水箱和开口式风道之间的风管连通；

湿度控制器；湿度控制器的控制信号输出端分别与水箱加热器的控制信号输入端、蒸汽调节阀的控制信号输入端、风机的控制信号输入端连接；

开口式风道；

回收水箱；

回风机；

回收水箱；

试验件置于开口式风道内；水源通过供水调节阀后与过滤水箱的入口连接，过滤水箱的出口与加热水箱连接，加热水箱通过风管与开口式风道的第一端连接，开口式风道第二端通过风管与回收水箱连接；回风机的出风口与开口式风道和回收水箱之间的风道连接。

具体地，突水模拟单元包括：

供水池；

管道泵A；

高压变频泵；

蓄能器；

调节阀；

水回收过滤装置；

管道泵B；

冷却系统；

其中，供水池的出水管道与管道泵A的进水口连接，管道泵A的出水口与高压变频泵的进水口连接，高压变频泵的出水口与蓄能器的进水口连接，蓄能器的出水口出水作用于试验件，作用后的水输入水回收过滤装置的入水口，水回收过滤装置的出水口与冷却系统的入水口连接，冷却系统的出水口与管道泵B的入水口连接，管道泵B的出水口与供水池的进水管道连接，一水压传感器和一水流速传感器安装在蓄能器的出水口管道上。

具体地，测试单元包括：

静态力传感器组件；

应变片组件；

温度传感器组件；

湿度传感器组件；

水压传感器；

水流速传感器；

加速度传感器组件；

位移传感器组件；

数据处理采集卡；

工控机；

其中，每一个承力板均通过球绞结构与一个静态力传感器组件的第一端连接，静态力传感器组件的第二端与电动缸的加载杆连接；应变片组件安装在试验件上；温度传感器组件安装在试验件底部；湿度传感器组件安装在试验件的隧道内；水压传感器和水流速传感器安装在蓄能器的出水口管道上；加速度传感器组件和位移传感器组件安装在地震灾害模拟单元上；

静态力传感器组件的信号输出端、应变片组件的信号输出端、温度传感器组件的信号输出端、湿度传感器组件的信号输出端、水压传感器的信号输出端、水流速传感器的信号输出端、加速度传感器组件的信号输出端、位移传感器组件的信号输出端均与数据处理采集卡的信号输入端连接，数据处理采集卡的信号输出端分别与工控机的信号输入端、安全保护模块的信号输入端连接。

具体地，地震灾害模拟单元包括：

液压源；

作动器；

控制系统；

刚性台面；

隔振系统；隔振系统包括浮动基础和隔振器；浮动基础与固定建筑物连接；

其中，试验件安装在刚性台面上方，多组作动器的作动输出端与刚性台面连接，并用于刚性台面的三轴方向的作动；液压源与作动器通过液路连接，控制系统的控制信号输出端与多组作动器的控制信号输入端连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本申请通过设置综合控制单元、高地应力模拟单元、高地热模拟单元、高湿度模拟单元、突水模拟单元、地震灾害模拟单元和测试单元；在实验室内实现隧道工程的长期服役可靠性和安全性的加速试验评估，实现了多灾变因素的破坏预测及应急准备，具有灾变因素覆盖全、组合工况多、研究用途广等特点。

附图说明

图1是本申请中的隧道多灾变综合模拟试验系统结构示意图；

图2是本申请中高地应力模拟单元的结构示意图；

图3是图2中的a部分结构示意图；

图4是本申请中高地热模拟单元结构示意图；

图5是本申请中加热平板的结构示意图；

图6是本申请中高湿度模拟单元的结构示意图；

图7是本申请中综合控制单元的结构框图；

图8是本申请中测试单元的结构示意图；

图9是本申请的工作流程图；

图10是本申请中突水模拟单元的结构示意图；

图11是本申请中地震灾害模拟单元的结构示意图；

图中：

1-综合控制单元，11-交互模块，12-高速通信模块，13-实时运算模块，14-信号调制模块，15-安全保护模块，

2-高地应力模拟单元，21-承力架，22-承力板，23-电动缸；

3-高地热模拟单元，31-支撑平板，32-加热平板，33-隔热板，34-水冷板，35-油源，321-填充材料，322-异型传热器，323-双芯加热线，

4-高湿度模拟单元，41-供水调节阀，42-过滤水箱，43-过滤滤芯，44-加热水箱，45-液位传感器，46-水箱加热器，47-蒸汽调节阀，48-湿度控制器，49-风机，410-开口式风道，412-应力加载系统，413-回风机，414-回收水箱，

5-突水模拟单元，51-供水池，52-管道泵A，53-高压变频泵，54-蓄能器，55-调节阀，56-水回收过滤装置，57-管道泵B，58-冷却系统，

6-地震灾害模拟单元，61-液压源，62-作动器，63-控制系统，64-刚性台面，65-隔振系统，66-浮动基础，

8-测试单元，81-静态力传感器组件，82-应变片组件，83-温度传感器组件，84-湿度传感器组件，85-水压传感器，86-水流速传感器，87-加速度传感器组件，88-位移传感器组件，810-数据处理采集卡，811-工控机，812-球铰，

9-试验件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供以下技术方案：

如图1和图7所示，一种隧道多灾变综合模拟试验系统，包括：

用于对各模拟单元的灾变载荷进行协调控制的综合控制单元1；

用于模拟隧道承受的周向地应力的高地应力模拟单元2；

用于模拟隧道路面下部地热效应影响的高地热模拟单元3；

用于模拟隧道内湿热空气作用的高湿度模拟单元4；

用于山体内地下水造成的喷水事故的突水模拟单元5；

用于模拟隧道遭受地震破坏情况的地震灾害模拟单元6；

用于实时获取模拟加载各物理量实际值的测试单元8；

其中，综合控制单元1的输出端分别与高地应力模拟单元2的输入端、高地热模拟单元3的输入端、高湿度模拟单元4的输入端、突水模拟单元5的输入端、地震灾害模拟单元6的输入端连接；综合控制单元1的输入端均与测试单元8的输出端连接；高地应力模拟单元2的输出端、高地热模拟单元3的输出端、高湿度模拟单元4的输出端、突水模拟单元5的输出端、地震灾害模拟单元6的输出端均与测试单元8的输入端连接。

如图7所示，综合控制单元1包括：

用于将输入的灾变模拟要求生成控制加载曲线的交互模块11；

高速通信模块12；

实时运算模块13；

信号调制模块14；

安全保护模块15；

其中，交互模块11的输出端与高速通信模块12的输入端连接，高速通信模块12的输出端与实时运算模块13输入端连接，实时运算模块13的输出端与信号调制模块14输入端连接，信号调制模块14的输出端与高地应力模拟单元2的输入端、高地热模拟单元3的输入端、高湿度模拟单元4的输入端、突水模拟单元5的输入端、地震灾害模拟单元6的输入端连接，安全保护模块15的信号输入端与测试单元8的输出端连接，安全保护模块15的信号输出端分别与实时运算模块13输入端、交互模块11的输入端连接。

如图2和图3所示，高地应力模拟单元2包括：

承力架21；

承力板22；

电动缸23；

试验件9和多个承力板22置于承力架21内部，电动缸23安装在承力架21承力架21上，试验件9的底部置于高地热模拟单元3上方，承力架21的下方固定安装在高地热模拟单元3上，多个承力板22作用于试验件9上的顶部和三个侧面；每一个承力板22均通过球绞结构与电动缸23的加载杆连接；。

如图2所示，与试验件9上的顶部和三个侧面的承力板22均呈矩阵排布。

在本实施例中，试验件隧道缩比模型置于承力架21内部，承力架21底部与实验平台采用螺栓固定连接。多个承力板22通过矩阵式排列，以覆盖试验件的顶部、后面及两侧这四个面的外表面。每一个承力板22通过球绞结构与静态力传感器组件81的第一端螺纹连接，静态力传感器组件81的第二端与电动缸23加载杆螺纹连接。每一个电动缸23外壳通过螺栓与承力架外表面固定连接。

承力板22通过球绞结构与电动缸23加载杆的连接，该连接方式可实现一定角度的翻转，加载灵活。矩阵式的地应力加载装置，可实现对试验件不同区域独立分级加载或协调加载，更真实模拟试验件所受高地应力的情况。

如图4和图5所示，高地热模拟单元3包括：

支撑平板31；

加热平板32；加热平板32包括填充材料321、异型传热器322、双芯加热线323,双芯加热线323缠绕安装在异型传热器322上，填充材料321包覆异型传热器322、双芯加热线323设置；异型传热器322与穿过填充材料321与支撑平板31传热连接；

隔热板33；

水冷板34；

油源35；

用于检测试验件9温度的温度传感器；

温度控制器；

其中，试验件9底部放置在支撑平板31上，支撑平板31、加热平板32、隔热板33、水冷板34、油源35从上至下依次连接，温度传感器的信号输出端与温度控制器的信号输入端连接，温度控制器的信号输出端与双芯加热线322的信号输入端连接。

在本实施例中，异型传热器采用导热性能良好的铝，或改进型铝金属等制成，双芯加热线的热量不必从填充材料中散出，而是从传热性能更好的异型传热器中散出，这样，传热的效率更高，散热效果更好。另外，异型传热器是单向向上与支撑平板31接触的，因此，大部分热量会向上传递，上部对应着加热的试验件达到模拟地热环境的目的；向下传递的热量就会减少，下部为振动台等设备，温升不会过高。

本实施例工作时候，温度传感器将检测到的实时温度传递给温度控制器，温度控制器获取到温度传感器传来的温度信号后，与载荷加载设定温度进行比对，控制调节加热平板的电压，进而起到控制温度的作用。

如图6所示，高湿度模拟单元4包括：

供水调节阀41；

过滤水箱42；过滤水箱42内安装有过滤滤芯43；

加热水箱44；加热水箱44内安装有液位传感器45和水箱加热器46；

蒸汽调节阀47；蒸汽调节阀47安装在加热水箱44与开口式风道410之间的风管上；

风机49；风机49的出风口与加热水箱44和开口式风道410之间的风管连通；

湿度控制器48；湿度控制器48的控制信号输出端分别与水箱加热器46的控制信号输入端、蒸汽调节阀47的控制信号输入端、风机49的控制信号输入端连接；

开口式风道410；

回收水箱412；

回风机413；

回收水箱414；

试验件9置于开口式风道410内；水源通过供水调节阀41后与过滤水箱42的入口连接，过滤水箱42的出口与加热水箱44连接，加热水箱44通过风管与开口式风道410的第一端连接，开口式风道410第二端通过风管与回收水箱414连接；回风机413的出风口与开口式风道410和回收水箱412之间的风道连接。

在本实施例中，系统工作时，从水源处引水，经过供水调节阀控制流量大小后，流入过滤水箱，过滤水箱中含有过滤滤芯等器件，起到净化水质的作用。净化水从过滤水箱中排出，流入加热水箱中，加热水箱中含有水箱加热器，将常温的过滤水进行加热，形成汽化水蒸气，同时，加热水箱中的液位传感器实时检测加热水箱中的液位，当液位过低时，为了防止水箱加热器干烧，会发出报警信号，停止加热。经过加热后的纯净水变成水蒸气后，顺着风管流入，这段风管为蒸汽管道，加热水箱中的蒸汽管道采用开口式设计，可以更有效率供蒸汽进入。蒸汽管道中设有蒸汽调节阀，蒸汽调节阀与水箱加热器均有湿度控制器控制，可以实时控制空气湿度。同时，管道中设有风机，将干空气混入管道。此时，流入开口式风道的空气组分中，含有水蒸气及干空气，用户可以根据所需要的湿度，调节蒸汽调节阀的开度大小，十分便捷的控制开口式风道中的空气湿度。开口式风道中设有试件，力加载等设备可在风道开口处对试验件进行载荷加载，不会对其产生干涉，开口式风道后端设有回风机，控制具有湿度的空气回收，同时设有回收水箱，供蒸汽冷凝成液滴状态回收。

高湿度模拟单元工作时，湿度的调节是由水蒸气以及风机中的空气混合而成，利用蒸汽调节阀的开度，调节混合空气中的水蒸气的百分比，进而达到调节混合空气中的湿度的效果，相对于传统的湿度控制系统，降低湿度采用冷凝器等复杂设备，本设计精简了硬件成本，同时湿度控制反应根据阀门开度调节，湿度调节速率更加方便快捷。

在湿度载荷加载过程中，为了避免各加载装置之间的干涉，摒弃了传统的封闭式湿度箱的理念，设计了开口式风道的设计，通过将试验件放置在开口式风道的中心位置，利用风道两端的风机及回风机，形成风场，水蒸气在风场中，达到满足需求的湿度载荷空间场。

如图10所示，突水模拟单元5包括：

供水池51；

管道泵A52；

高压变频泵53；

蓄能器54；

调节阀55；

水回收过滤装置56；

管道泵B57；

冷却系统58；

其中，供水池51的出水管道与管道泵A52的进水口连接，管道泵A52的出水口与高压变频泵53的进水口连接，高压变频泵53的出水口与蓄能器54的进水口连接，蓄能器54的出水口出水作用于试验件9，作用后的水输入水回收过滤装置56的入水口，水回收过滤装置56的出水口与冷却系统58的入水口连接，冷却系统58的出水口与管道泵B57的入水口连接，管道泵B57的出水口与供水池51的进水管道连接，一水压传感器85和一水流速传感器86安装在蓄能器54的出水口管道上。

在本实施例中，管道泵A52将供水池51里的水抽到高压变频泵53，通过变频器调速控制水压。高压变频泵53经过自动调节溢流阀输出调节阀55需要的压力，蓄能器54为调节阀55提供稳定的压力。控制器控制调节阀55的输出，实现对水压、流量、流速的控制，满足要求的突水经管道输送到试验件所需涌水点，涌出水由水压传感器85、水流速传感器86测量其压力和流量。所有进入试验平台的水经收集过滤装置56处理后，由管道泵B57泵回供水池51。

如图3和图8所示，测试单元8包括：

静态力传感器组件81；

应变片组件82；

温度传感器组件83；

湿度传感器组件84；

水压传感器85；

水流速传感器86；

加速度传感器组件87；

位移传感器组件88；

数据处理采集卡810；

工控机811；

其中，每一个承力板22均通过球绞结构与一个静态力传感器组件81的第一端连接，静态力传感器组件81的第二端与电动缸23的加载杆连接；应变片组件82安装在试验件9上；温度传感器组件83安装在试验件9底部；湿度传感器组件84安装在试验件9的隧道内；水压传感器85和水流速传感器86安装在蓄能器54的出水口管道上；加速度传感器组件87和位移传感器组件88安装在地震灾害模拟单元6上；

静态力传感器组件81的信号输出端、应变片组件82的信号输出端、温度传感器组件83的信号输出端、湿度传感器组件84的信号输出端、水压传感器85的信号输出端、水流速传感器86的信号输出端、加速度传感器组件87的信号输出端、位移传感器组件88的信号输出端均与数据处理采集卡810的信号输入端连接，数据处理采集卡810的信号输出端分别与工控机811的信号输入端、安全保护模块15的信号输入端连接。

如图11所示，地震灾害模拟单元6包括：

液压源61；

作动器62；

控制系统63；

刚性台面64；

隔振系统65；隔振系统65包括浮动基础66和隔振器；浮动基础66与固定建筑物连接；

其中，试验件9安装在刚性台面64上方，多组作动器62的作动输出端与刚性台面64连接，并用于刚性台面64的三轴方向的作动；液压源61与作动器62通过液路连接，控制系统63的控制信号输出端与多组作动器62的控制信号输入端连接。

在本实施例中，工作时，控制系统电控信号，控制液压源为作动器提供高压液压油，控制作动器产生受控运动，推动刚性台面实现地震波时域模拟；隔振器与浮式基础共同构成隔振系统，实现地震模拟振动台与外部建筑物的振动隔离，以达到保护外界建筑物不受振动影响的效果。

如图9所示，示出了本申请的工作过程，包括:

1、试验前期准备：确定试验项目制定大纲、设计并验收试验件；

2、试验前期检查：试验件备齐初始检测；检查、联试载荷加载系统；吊车、吊具检查；实验室相关设施检查；

3、产品安装：产品安装在试验台上、安装固定试验件；

4、试验装配：连接传感器、人员撤离；

5、正式试验：参数设置后，保持规定时间的载荷加载，然后载荷卸载；

6、试验拆装：关闭载荷加载系统；检查试验件外观、数据、试验现场情况；拆除试验件、夹具、传感器等；

7、试验结束。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种隧道多灾变综合模拟试验系统，其特征在于，包括：

用于对各模拟单元的灾变载荷进行协调控制的综合控制单元(1)；

用于模拟隧道承受的周向地应力的高地应力模拟单元(2)；

用于模拟隧道路面下部地热效应影响的高地热模拟单元(3)；

用于模拟隧道内湿热空气作用的高湿度模拟单元(4)；

用于山体内地下水造成的喷水事故的突水模拟单元(5)；

用于模拟隧道遭受地震破坏情况的地震灾害模拟单元(6)；

用于实时获取模拟加载各物理量实际值的测试单元(8)；

其中，综合控制单元(1)的输出端分别与高地应力模拟单元(2)的输入端、高地热模拟单元(3)的输入端、高湿度模拟单元(4)的输入端、突水模拟单元(5)的输入端、地震灾害模拟单元(6)的输入端连接；综合控制单元(1)的输入端均与测试单元(8)的输出端连接；高地应力模拟单元(2)的输出端、高地热模拟单元(3)的输出端、高湿度模拟单元(4)的输出端、突水模拟单元(5)的输出端、地震灾害模拟单元(6)的输出端均与测试单元(8)的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种隧道多灾变综合模拟试验系统，其特征在于，综合控制单元(1)包括：

用于将输入的灾变模拟要求生成控制加载曲线的交互模块(11)；

高速通信模块(12)；

实时运算模块(13)；

信号调制模块(14)；

安全保护模块(15)；

其中，交互模块(11)的输出端与高速通信模块(12)的输入端连接，高速通信模块(12)的输出端与实时运算模块(13)输入端连接，实时运算模块(13)的输出端与信号调制模块(14)输入端连接，信号调制模块(14)的输出端与高地应力模拟单元(2)的输入端、高地热模拟单元(3)的输入端、高湿度模拟单元(4)的输入端、突水模拟单元(5)的输入端、地震灾害模拟单元(6)的输入端连接，安全保护模块(15)的信号输入端与测试单元(8)的输出端连接，安全保护模块(15)的信号输出端分别与实时运算模块(13)输入端、交互模块(11)的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种隧道多灾变综合模拟试验系统，其特征在于，高地应力模拟单元(2)包括：

承力架(21)；

承力板(22)；

电动缸(23)；

试验件(9)和多个承力板(22)置于承力架(21)内部，电动缸(23)安装在承力架(21)承力架(21)上，试验件(9)的底部置于高地热模拟单元(3)上方，承力架(21)的下方固定安装在高地热模拟单元(3)上，多个承力板(22)作用于试验件(9)上的顶部和三个侧面；每一个承力板(22)均通过球绞结构与电动缸(23)的加载杆连接；。

4.根据权利要求3所述的一种隧道多灾变综合模拟试验系统，其特征在于，与试验件(9)上的顶部和三个侧面的承力板(22)均呈矩阵排布。

5.根据权利要求1所述的一种隧道多灾变综合模拟试验系统，其特征在于，高地热模拟单元(3)包括：

支撑平板(31)；

加热平板(32)；加热平板(32)包括填充材料(321)、异型传热器(322)、双芯加热线(323),双芯加热线(323)缠绕安装在异型传热器(322)上，填充材料(321)包覆异型传热器(322)、双芯加热线(323)设置；异型传热器(322)与穿过填充材料(321)与支撑平板(31)传热连接；

隔热板(33)；

水冷板(34)；

油源(35)；

用于检测试验件(9)温度的温度传感器；

温度控制器；

其中，试验件(9)底部放置在支撑平板(31)上，支撑平板(31)、加热平板(32)、隔热板(33)、水冷板(34)、油源(35)从上至下依次连接，温度传感器的信号输出端与温度控制器的信号输入端连接，温度控制器的信号输出端与双芯加热线(322)的信号输入端连接。

6.根据权利要求1所述的一种隧道多灾变综合模拟试验系统，其特征在于，高湿度模拟单元(4)包括：

供水调节阀(41)；

过滤水箱(42)；过滤水箱(42)内安装有过滤滤芯(43)；

加热水箱(44)；加热水箱(44)内安装有液位传感器(45)和水箱加热器(46)；

蒸汽调节阀(47)；蒸汽调节阀(47)安装在加热水箱(44)与开口式风道(410)之间的风管上；

风机(49)；风机(49)的出风口与加热水箱(44)和开口式风道(410)之间的风管连通；

湿度控制器(48)；湿度控制器(48)的控制信号输出端分别与水箱加热器(46)的控制信号输入端、蒸汽调节阀(47)的控制信号输入端、风机(49)的控制信号输入端连接；

开口式风道(410)；

回收水箱(412)；

回风机(413)；

回收水箱(414)；

试验件(9)置于开口式风道(410)内；水源通过供水调节阀(41)后与过滤水箱(42)的入口连接，过滤水箱(42)的出口与加热水箱(44)连接，加热水箱(44)通过风管与开口式风道(410)的第一端连接，开口式风道(410)第二端通过风管与回收水箱(414)连接；回风机(413)的出风口与开口式风道(410)和回收水箱(412)之间的风道连接。

7.根据权利要求1所述的一种隧道多灾变综合模拟试验系统，其特征在于，突水模拟单元(5)包括：

供水池(51)；

管道泵A(52)；

高压变频泵(53)；

蓄能器(54)；

调节阀(55)；

水回收过滤装置(56)；

管道泵B(57)；

冷却系统(58)；

其中，供水池(51)的出水管道与管道泵A(52)的进水口连接，管道泵A(52)的出水口与高压变频泵(53)的进水口连接，高压变频泵(53)的出水口与蓄能器(54)的进水口连接，蓄能器(54)的出水口出水作用于试验件(9)，作用后的水输入水回收过滤装置(56)的入水口，水回收过滤装置(56)的出水口与冷却系统(58)的入水口连接，冷却系统(58)的出水口与管道泵B(57)的入水口连接，管道泵B(57)的出水口与供水池(51)的进水管道连接，一水压传感器(85)和一水流速传感器(86)安装在蓄能器(54)的出水口管道上。

8.根据权利要求3所述的一种隧道多灾变综合模拟试验系统，其特征在于，测试单元(8)包括：

静态力传感器组件(81)；

应变片组件(82)；

温度传感器组件(83)；

湿度传感器组件(84)；

水压传感器(85)；

水流速传感器(86)；

加速度传感器组件(87)；

位移传感器组件(88)；

数据处理采集卡(810)；

工控机(811)；

其中，每一个承力板(22)均通过球绞结构与一个静态力传感器组件(81)的第一端连接，静态力传感器组件(81)的第二端与电动缸(23)的加载杆连接；应变片组件(82)安装在试验件(9)上；温度传感器组件(83)安装在试验件(9)底部；湿度传感器组件(84)安装在试验件(9)的隧道内；水压传感器(85)和水流速传感器(86)安装在蓄能器(54)的出水口管道上；加速度传感器组件(87)和位移传感器组件(88)安装在地震灾害模拟单元(6)上；

静态力传感器组件(81)的信号输出端、应变片组件(82)的信号输出端、温度传感器组件(83)的信号输出端、湿度传感器组件(84)的信号输出端、水压传感器(85)的信号输出端、水流速传感器(86)的信号输出端、加速度传感器组件(87)的信号输出端、位移传感器组件(88)的信号输出端均与数据处理采集卡(810)的信号输入端连接，数据处理采集卡(810)的信号输出端分别与工控机(811)的信号输入端、安全保护模块(15)的信号输入端连接。

9.根据权利要求1所述的一种隧道多灾变综合模拟试验系统，其特征在于，地震灾害模拟单元(6)包括：

液压源(61)；

作动器(62)；

控制系统(63)；

刚性台面(64)；

隔振系统(65)；隔振系统(65)包括浮动基础(66)和隔振器；浮动基础(66)与固定建筑物连接；

其中，试验件(9)安装在刚性台面(64)上方，多组作动器(62)的作动输出端与刚性台面(64)连接，并用于刚性台面(64)的三轴方向的作动；液压源(61)与作动器(62)通过液路连接，控制系统(63)的控制信号输出端与多组作动器(62)的控制信号输入端连接。

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