CN115655623A - 振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置及其使用方法，所述装置包括：扣板，可拆卸的连接于隧道结构两端端口；支撑件，设置于隧道结构两端扣板的内侧；转动件，转动连接于支撑件上并位于隧道结构内部；转动驱动系统，设置于支撑件上；直线驱动系统，设置于转动件上；以及拍摄系统，设置于直线驱动系统的滑动件上，以全方位拍摄隧道结构内部结构图像。本发明可以全方位拍摄隧道结构地震模拟振动台试验中裂缝初始开裂、裂缝扩展过程以及结构破坏过程，解决以往试验中不能全过程拍摄隧道结构破坏过程的难题。

Description

振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体是一种地震模拟振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置及其使用方法。

背景技术

地震模拟振动台试验是隧道与地下工程领域研究的重要手段。地震模拟振动台由激振系统、信号分析系统、测试系统等组成，通过传感器采集实际地震波数据或计算机人工合成地震波数据，根据试验需求，在振动台台面真实再现具有不同特征的地震波，从而研究相似模型在地震激振作用下的动力特性、破坏过程、震害机理及抗减震措施。

隧道与地下工程振动台试验主要由地下结构和围岩两部分组成，一般情况下将地下结构埋在围岩中，使围岩与结构模型紧密接触，振动台将地震波作用在围岩上，通过围岩变形将地震作用施加在结构上，从而真实再现实际工程结构的受力过程，研究土与结构的相互作用SSI（soil structure interaction）。由于结构埋在围岩中，无法直观观测隧道结构在地震作用下的开裂与破坏过程，通常凭借传感器数据对模型是否破坏进行判断，待试验完成后将围岩挖出，取出地下结构从而与试验数据对比。

因此，常规的隧道结构地震模拟振动台试验只能在试验结束后挖出结构才能获取结构最终破坏状态与裂缝分布，无法观测隧道结构在地震作用下的裂缝初始开裂、裂缝扩展过程以及结构破坏过程。

由于裂缝初始开裂位置、扩展过程及结构破坏过程对于分析结构震害机理和抗减震措施至关重要，而如何解决隧道结构裂缝开裂、扩展及结构破坏整个过程的数据获取问题，进而便于科研人员对隧道与地下工程领域震害机理与抗减震措施的研究，是我们急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地震模拟振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置，该装置可以全方位拍摄隧道结构地震模拟振动台试验中裂缝初始开裂、裂缝扩展过程以及结构破坏过程，解决以往试验中不能全过程拍摄隧道结构破坏过程的难题。本发明同时提供了一种地震模拟振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置的使用方法。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：地震模拟振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置，包括：扣板，可拆卸的连接于隧道结构两端端口，用于封堵隧道结构两端端口；支撑件，设置于隧道结构两端扣板的内侧，所述支撑件至少部分与隧道结构的边墙下侧内轮廓贴合；转动件，转动连接于支撑件上并位于隧道结构内部；转动驱动系统，设置于支撑件上，用于与转动件传动连接以驱使转动件在隧道结构内部圆周转动；直线驱动系统，设置于转动件上，所述直线驱动系统具有沿隧道结构轴向位移的滑动件；以及，拍摄系统，设置于直线驱动系统的滑动件上，所述拍摄系统可在转动驱动系统作用下随转动件圆周转动以及在直线驱动系统作用下沿隧道结构轴向位移，以全方位拍摄隧道结构内部结构图像。

基于以上技术方案，所述支撑件间隔设置两个，两个支撑件分别放置于两端扣板的内侧，且所述支撑件下端形成与隧道结构的边墙下侧内轮廓相互贴合的仿形弧形面，所述转动件转动连接于两个支撑件之间。

基于以上技术方案，所述支撑件与边墙下侧内轮廓相贴合的区域还填充有3~7mm厚度的粘接胶或者密封胶条。

基于以上技术方案，所述支撑件为10~15cm厚度的高密度聚苯乙烯泡沫板。

基于以上技术方案，所述转动件整体为U型结构，其包括连接部及连接于连接部两端的垂直部，两侧的垂直部外侧均设置有转轴，两侧转轴均转动连接于支撑件上；

所述直线驱动系统设置于连接部上。

基于以上技术方案，所述直线驱动系统和拍摄系统均设置于连接部上，且拍摄系统的图像拍摄方向朝向U型结构的内侧开口方向。

基于以上技术方案，所述转动驱动系统包括第一驱动电机及齿轮传动组；

其中，所述齿轮传动组包括相互啮合的主动轮和从动轮，所述主动轮连接于第一驱动电机的驱动轴上，所述从动轮固定于任意一个转轴上。

基于以上技术方案，所述直线驱动系统包括第二驱动电机、导向杆、螺纹丝杆及滑动件；

其中，所述螺纹丝杆连接于第二驱动电机的驱动轴上，所述导向杆与螺纹丝杆平行设置，所述滑动件与螺纹丝杆螺纹连接，且导向杆贯穿所述滑动件。

基于以上技术方案，所述拍摄系统包括三轴防抖稳定器、补光装置及摄像头；

其中，所述三轴防抖稳定器一端固定于滑动件上，另一端通过固定架固定摄像头，所述补光装置设置于滑动件上，且摄像头的拍摄方向与补光装置的补光方向相同。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明整体设置于隧道结构中，从而在地震模拟振动台试验中可以与隧道结构一同处于试验环境中，其整体通过支撑件可以有效支撑和稳固在隧道结构中，不易移位，其上的转动件在转动驱动系统的作用下可以带动拍摄系统在隧道结构内进行圆周转动，从而可以根据需要对隧道结构内部圆周进行拍摄，同时在直线驱动系统作用下，拍摄系统可以在隧道结构内沿其轴向位移，进而可以根据需要对隧道结构内部轴向进行拍摄，并在二者结合下实现隧道结构内部任意区域的拍摄，从而在试验过程中，拍摄系统可以全方位拍摄隧道结构在地震模拟振动台试验中的裂缝初始开裂、裂缝扩展过程以及结构破坏过程，从而获得试验过程中隧道结构整个过程的结构变化图像，即可通过图像获取对应的结构变化数据，为后续更加清晰的研究地震作用下隧道结构的震害机理与抗减震措施提供数据基础，为我国实际隧道结构工程的设计和施工提供理论基础与技术支持。

本发明还基于以上地震模拟振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置，公开了一种地震模拟振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置的使用方法，该方法包括以下步骤：

S1 基于地震模拟试验台试验需求，获取试验所需比例的隧道模型，将获取的隧道模型作为地震模拟试验中的隧道结构；

S2 按照隧道结构内侧轮廓制作支撑件，并按照隧道结构的边墙下侧内轮廓制作仿形弧形面，并在支撑件上开口；

S3 安装支撑件至隧道结构的两端内侧，并同步设置粘接胶或者密封胶条将支撑件稳固于隧道结构内；

S4 安装转动件至支撑件上，安装第一驱动电机至支撑件上开口位置，并调节主动轮和从动轮使二者啮合；

S5 依次安装直线驱动系统至转动件上、安装拍摄系统至直线驱动系统，安装完成后开启第二驱动电机检测滑动件的移动状态，确保摄像头可沿滑动件平稳移动，检测完成后关闭第二驱动电机；

S6 将扣板连接于隧道结构两端封堵端口，完成后隧道结构整体放置于地震模拟振动台试验环境中进行地震模拟振动试验；

S7 开启补光装置及摄像头，并在需要时开启第一驱动电机和/或第二驱动电机，改变摄像头拍摄方位，即可对试验过程中隧道结构任意区域的破坏过程进行图像拍摄。

通过以上使用方法即可实施地震模拟振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置，进而全方位拍摄隧道结构在地震模拟振动台试验中的裂缝初始开裂、裂缝扩展过程以及结构破坏过程，从而获得试验过程中隧道结构整个过程的结构变化图像，为后续的地震作用下隧道结构的震害机理与抗减震措施研究提供数据基础，为我国实际隧道结构工程的设计和施工提供理论基础与技术支持。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是本发明的使用状态图；

图2是本发明去除扣板后的使用状态图；

图3是本发明隧道结构剖视的使用状态图；

图4是本发明去除扣板和隧道结构后的结构示意图；

图5是直线驱动系统和拍摄系统的结构示意图；

图中标号分别表示为：

1、扣板；2、支撑件；3、转动件；4、转动驱动件系统；5、直线驱动系统；6、拍摄系统；7、隧道结构；8、滑动件；9、连接部；10、垂直部；11、转轴；12、第一驱动电机；13、主动轮；14、从动轮；15、第二驱动电机；16、导向杆；17、螺纹丝杆；18、三轴防抖稳定器；19、补光装置；20、摄像头；21、固定架。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

如图1-图3所示，本发明第一个实施例为实现地震模拟试验中隧道结构的整个破坏过程的拍摄，提供了一种地震模拟振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置，该装置主要由扣板1、支撑件2、转动件3、转动驱动件系统4、直线驱动系统5及拍摄系统6组成，其中，扣板1可拆卸的连接于隧道结构7的两端端口，支撑件2则设置于该隧道结构7两端扣板1的内侧区域，转动件3则转动连接于支撑件2上并整体位于隧道结构7中，转动驱动系统4则设置于支撑件上同样位于隧道结构7内，可驱动转动件3在隧道结构7内圆周转动，直线驱动系统5则设置于转动件3上可随转动件3转动，并具有沿隧道结构7轴向位移的滑动件8，而拍摄系统6则位于该滑动件8上用于拍摄隧道结构7的内部结构，从而可以通过直线驱动系统5、滑动件8实现拍摄系统6沿隧道结构7轴向位移，进而，拍摄系统6可在转动驱动系统4作用下随转动件3圆周转动以及在直线驱动系统5作用下沿隧道结构7轴向位移，以全方位拍摄隧道结构7内部结构图像。

基于此，本隧道结构破坏过程拍摄装置整体设置于隧道结构7中，从而在地震模拟振动台试验中可以与隧道结构7一同处于试验环境中，其整体通过支撑件2可以有效支撑和稳固在隧道结构7中，不易移位，其上的转动件3在转动驱动系统4的作用下可以带动拍摄系统6在隧道结构7内进行圆周转动，从而可以根据需要对隧道结构7内部圆周进行拍摄，同时在直线驱动系统5作用下，拍摄系统6可以在隧道结构7内沿其轴向位移，进而可以根据需要对隧道结构7内部轴向进行拍摄，并在二者结合下实现隧道结构7内部任意区域的拍摄，从而在试验过程中，拍摄系统6可以全方位拍摄隧道结构7在地震模拟振动台试验中的裂缝初始开裂、裂缝扩展过程以及结构破坏过程，从而获得试验过程中隧道结构7整个过程的结构变化图像，即可通过图像获取对应的结构变化数据，为后续更加清晰的研究地震作用下隧道结构的震害机理与抗减震措施提供数据基础，为我国实际隧道结构工程的设计和施工提供理论基础与技术支持。

继续参阅图1，扣板1主要用于封堵隧道结构7两端端口，以免在隧道结构7一同处于试验环境中时，试验环境中的围岩进入隧道结构7内而导致拍摄装置无法正常拍摄。

在具体应用时，扣板1整体可设置成板体结构，其可以选用塑胶、金属等制成，并可以采用粘接方式、卡扣方式或轴孔过盈配合方式可拆卸的连接于隧道结构7的端口，例如，扣板1可以设置成金属材质的板体结构，其整体可设计成与隧道结构7端口相同形状的板体结构，安装时直接扣在隧道结构7端口内，并通过粘接胶粘接和密封，从而可以将位于隧道结构7内的装置和空间封堵，保证内部装置的可实施性；又例如，扣板1可以选用橡胶制成的板体结构，其整体可设计成与隧道结构7端口相同形状的板体结构，且整体尺寸略大于隧道结构7端口尺寸，安装时直接可以通过橡胶的形变卡在隧道结构7端口内，即可利用其形变实现隧道结构7内外的隔离。

继续参阅图2，支撑件2主要为隧道结构破坏过程拍摄装置起到整体支撑和稳固作用，用于确保在试验过程中转动件3、转动驱动件系统4、直线驱动系统5及拍摄系统6的稳定性。

在具体应用时，支撑件2共设置成两个板体结构，分别间隔支撑于隧道结构7两侧的扣板1内侧，并与隧道结构7连为一体，以便于能随隧道结构7做相同动作，而为了减少试验过程中隧道结构7振动对整体拍摄装置造成影响，支撑件2最好选用塑胶材料制成，以便于减弱振动影响，进一步确保其上转动件3、转动驱动件系统4、直线驱动系统5及拍摄系统6的稳定性。

在实际实施时，为避免支撑件2失稳，支撑件2至少部分与隧道结构7的边墙下侧内轮廓贴合。为了进一步减少隧道结构7振动影响，支撑件2至少部分与隧道结构7内轮廓形成完整的贴合，进而支撑件2可以更为稳固的支撑在隧道结构7中。具体的，所述支撑件2下端形成与隧道结构7的边墙下侧内轮廓相互贴合的仿形弧形面a，进而通过仿形弧形面a与隧道结构7的内侧进行完全配对的贴合连接，实现二者稳固的连接，且仿形弧形面a设置于隧道结构7的边墙下侧，也能更好的受力以支撑其上其余结构。

需要说明的是，为了方便转动件3、转动驱动件系统4、直线驱动系统5及拍摄系统6的装卸，在实际实施时，支撑件2整体面积可以小于隧道结构7的断面面积，从而安装后支撑件2与隧道结构7的内壁之间留有空间，即可利用该空间进行各个结构的装卸。具体的，支撑件2整体面积为隧道结构7的断面面积的二分之一，从而在确保支撑强度的同时留出更大空间用于操作。进一步的，所述支撑件2上端形成水平断面，所述转动件3可以安装于该水平断面上进而更好的定位安装。

在实际实施时，支撑件2可选用10~15cm厚度的高密度聚苯乙烯泡沫板。高密度聚苯乙烯泡沫板具有一定的刚度和韧性，在满足支撑受力的需求的同时，可以产生一定的形变进而减弱隧道结构7的振动影响，在试验过程中不至于被压坏或失稳。具体的，支撑件2选用12cm厚度的高密度聚苯乙烯泡沫板。

由于支撑件2会随着隧道结构7振动并受到挤压，极易受压变形而导致失稳，故在具体应用时，支撑件2与边墙下侧内轮廓相贴合的区域还填充有3~7mm厚度的粘接胶或者密封胶条。通过粘接胶凝固后或者密封胶条的隔离效果，支撑件2与隧道结构7不仅能实现很好的接触和挤压，形成很好地连接效果，且由于粘接胶或者密封胶条的缓冲，可以保证在振动过程中支撑件2不沿隧道结构7轴向发生位移，并且在试验中激振方向与隧道结构7轴向垂直时，粘接胶或者密封胶条具有较大的阻尼，也会在很大程度上减轻支撑件2的变形，确保支撑件2的完整性。具体的，粘接胶或者密封胶条的厚度选用5mm。

继续参阅图3，转动件3整体转动连接于支撑件2上，主要用于搭载直线驱动系统5和拍摄系统6。

在具体应用时，转动件3整体为U型结构，其包括连接部9及连接于连接部9两端的垂直部10，两侧的垂直部10外侧均设置有转轴11，两侧转轴11均转动连接于支撑件2上。进而，转动件3整体在转轴11作用下可以稳定的支撑在支撑件2上，直线驱动系统5和拍摄系统6即可搭载于两个垂直部10之间的区域，或者直接搭载于连接部9上。

具体的，本实施例中选用连接部9直接搭载直线驱动系统5和拍摄系统6，便于更好的安装、稳固直线驱动系统5和拍摄系统6。进一步的，连接部9为板体结构，以提供更多的安装区域用于结构安装。

在此基础上，支撑件2上还固定有轴承，而两侧转轴11可以通过轴承转动连接于支撑件2上，进而减少转动件3转动阻力，并可有效保证转轴11与支撑件2转动连接处的完整性。

在此基础上，所述直线驱动系统5和拍摄系统6均设置于连接部9上，且拍摄系统6的图像拍摄方向朝向U型结构的内侧开口方向。在进行拍摄时，拍摄系统6由于设置于连接部9上，并且其拍摄方向朝向U型结构的内侧开口方向，从而其距离隧道结构7的内侧壁距离较远，从而一次性拍摄的拍摄区域增大，这样在拍摄时可以在短时间内拍摄更多的区域，这样既可更多的获取同一时段、不同位置的区域内的隧道破坏过程图像，起到更好的图像拍摄效果。

需要说明的是，由于转动件3整体为U型结构并要在隧道结构7内转动，同时还需要安装对应的直线驱动系统5和拍摄系统6，因此，在保证以上动作或者结构不触碰到隧道结构7内壁情况下，转动件3的连接部9距离隧道结构7内壁距离越近越好，即连接部9可以间隔隧道结构7内壁一定间距设置，从而可以进一步增加拍摄区域。

如图4所示，转动驱动系统4主要用于驱动转动件3在隧道结构7内部的圆周转动运动，以同步调整拍摄系统6在隧道结构的圆周拍摄位置。

在具体应用时，转动驱动系统4包括第一驱动电机12及齿轮传动组；其中，所述齿轮传动组包括相互啮合的主动轮13和从动轮14，所述主动轮13连接于第一驱动电机12的驱动轴上，所述从动轮14固定于转动件3上。当需要时，第一驱动电机12开启，通过主动轮13和从动轮14即可带动转动件3转动。

在实际实施时，当转动件3为上述的U型结构时，所述从动轮14固定于任意一个转轴11上，进而可以通过转动11带动整个转动件3的转动。

如图4所示，直线驱动系统5主要用于驱动拍摄系统6在隧道结构7内部的轴向直线运动，以同步调整拍摄系统6在隧道结构的轴向拍摄位置。

在具体应用时，直线驱动系统5包括第二驱动电机15、导向杆16、螺纹丝杆17及上述的滑动件8；其中，所述螺纹丝杆17连接于第二驱动电机15的驱动轴上，所述导向杆16与螺纹丝杆17平行设置，所述滑动件8与螺纹丝杆17螺纹连接，且导向杆16贯穿所述滑动件8。在使用时，第二驱动电机15启动，螺纹丝杆17转动，在螺纹连接作用下，滑动件8在导向杆16限制下，即可沿螺纹丝杆17平移滑动，进而带动其上的拍摄系统6平移，即可调整其拍摄位置。

在实际实施时，为了进一步方便安装以及确保拍摄系统的位移位置，本实施例中直线驱动系统5还包括限位块b；所述第二驱动电机15和限位块b间隔设置于转动件3上，所述导向杆16、螺纹丝杆17均设置于第二驱动电机15和限位块b之间，且螺纹丝杆17与限位块b转动连接。进而，限位块b不仅可以很好的限制滑动件8的位移距离，也能同时更好的安装和定位导向杆16、螺纹丝杆17。

在实际实施时，导向杆16可并排设置两根，螺纹丝杆17间隔设置于二者之间，这样既可更好的平衡和导向滑动件8。

如图5所示，拍摄系统6主要用于全方位拍摄试验中隧道结构7的裂缝初始开裂、裂缝扩展过程以及结构破坏过程。

在具体应用时，拍摄系统6包括三轴防抖稳定器18、补光装置19及摄像头20；其中，所述三轴防抖稳定器18一端固定于滑动件8上，另一端通过固定架21固定摄像头20，所述补光装置19设置于滑动件8上，且摄像头20的拍摄方向与补光装置19的补光方向相同。

基于此，当需要拍摄时将补光装置19及摄像头20开启即可，而由于三轴防抖稳定器18作用可以更好的稳定摄像头20，使得其在隧道结构7内可以更加稳定拍摄，提高拍摄质量。在此基础上，补光装置19可以为设置于滑动件8一侧壁外的补光灯带。

需要说明的是，上述各个结构中，例如第一驱动电机12、第二驱动电机15、补光装置19及摄像头20，均涉及到信号传输和电力供应，基于此：

对于信号传输：

本实施例中，可在隧道结构内部的转动件3、转动驱动件系统4、直线驱动系统5及拍摄系统6等任何位置设置一个总信号收发器或者多个独立信号收发器，用于收发信号，以便于控制对应设备运行以及收发对应数据（如拍摄数据、位移数据等）；

对应信号传输方式而言，可采用有线或无线方式实现信号收发器与外部系统信号连接，此处需要说明的是，采用有线方式时，由于转动件3的转动，对应信号线路可能会绕线，故本实施例中采用有线方式进行数据传输时，可以将对应结构例如转动件3设置为内部中空结构，信号线即可从其内部进行设置，避免暴露在外绕线，并在对应位置可以设置相应的转动件例如轴承等，信号线可以贯穿转动件的转动部份，进而抵消转动带来的绕线影响，确保线路能长久使用。

对于电力供应：

本实施例中，可采用上述有线信号传输方式，参照信号线来布置电力线路，进而可以避免绕线的同时与信号线同步安装。

在条件允许下，也可以采用一些转动电连接器例如电刷来实现电力供应，例如，可在转动件3的转动部如上述部分实施例中的转轴11上设置对应的电刷结构，进而转动件3转动时也可正常供应电力。

需要说明的是，在现有技术中，在转动、封闭等环境中同时实现对应结构的信号传输、电力供应时，技术多样且均较为成熟，本领域技术人员参照本文记载并结合现有技术即可实现，因此不再进一步累述对应内容。

以上即为本实施例中地震模拟振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置的详细描述，为了进一步的完善和实施地震模拟振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置，本发明第二个实施例还基于以上地震模拟振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置，公开了一种地震模拟振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置的使用方法，该方法包括以下步骤：

S1 基于地震模拟试验台试验需求，获取试验所需比例的隧道模型，将获取的隧道模型作为地震模拟试验中的隧道结构7；

本步骤中，可基于地震模拟振动台试验需求，根据原型隧道尺寸大小，通过Buckingham-π定理计算试验所需隧道模型的几何尺寸来制作隧道模型，隧道模型常用材料可由微粒混凝土或石膏、重晶石、石英砂等材料组成，其中石膏、重晶石、石英砂等材料经过正交试验得到其最佳配合比，且物理力学性能参数满足相似关系即可。

S2 按照隧道结构7内侧轮廓制作支撑件2，并按照隧道结构7的边墙下侧内轮廓制作仿形弧形面a，并在支撑件2上开口；

本步骤中，当支撑件2与边墙下侧内轮廓相贴合的区域还需要填充有3~7mm厚度的粘接胶或者密封胶条时，支撑件2下端仿形弧形面可比隧道结构内侧轮廓半径少30~7mm，以便于后续粘接胶或者密封胶条安装。

S3 安装支撑件2至隧道结构7的两端内侧，并同步设置粘接胶或者密封胶条将支撑件2稳固于隧道结构7内；

S4 安装转动件3至支撑件2上，安装第一驱动电机12至支撑件2上开口位置，并调节主动轮13和从动轮14使二者啮合；

S5 依次安装直线驱动系统5至转动件3上、安装拍摄系统6至直线驱动系统5，安装完成后开启第二驱动电机15检测滑动件8的移动状态，确保摄像头20可沿滑动件8平稳移动，检测完成后关闭第二驱动电机15；

S6 将扣板1连接于隧道结构7两端封堵端口，完成后隧道结构7整体放置于地震模拟振动台试验环境中进行地震模拟振动试验；

S7 开启补光装置19及摄像头20，并在需要时开启第一驱动电机12和/或第二驱动电机15，改变摄像头20拍摄方位，即可对试验过程中隧道结构7任意区域的破坏过程进行图像拍摄。

通过以上使用方法即可实施地震模拟振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置，进而全方位拍摄隧道结构在地震模拟振动台试验中的裂缝初始开裂、裂缝扩展过程以及结构破坏过程，从而获得试验过程中隧道结构整个过程的结构变化图像，为后续的地震作用下隧道结构的震害机理与抗减震措施研究提供数据基础，为我国实际隧道结构工程的设计和施工提供理论基础与技术支持。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.地震模拟振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置，其特征在于，包括：

扣板，可拆卸的连接于隧道结构两端端口，用于封堵隧道结构两端端口；

支撑件，设置于隧道结构两端扣板的内侧，所述支撑件至少部分与隧道结构的边墙下侧内轮廓贴合；

转动件，转动连接于支撑件上并位于隧道结构内部；

转动驱动系统，设置于支撑件上，用于与转动件传动连接以驱使转动件在隧道结构内部圆周转动；

直线驱动系统，设置于转动件上，所述直线驱动系统具有沿隧道结构轴向位移的滑动件；

以及，

拍摄系统，设置于直线驱动系统的滑动件上，所述拍摄系统可在转动驱动系统作用下随转动件圆周转动以及在直线驱动系统作用下沿隧道结构轴向位移，以全方位拍摄隧道结构内部结构图像。

2.根据权利要求1所述的隧道结构破坏过程拍摄装置，其特征在于，所述支撑件间隔设置两个，两个支撑件分别放置于两端扣板的内侧，且所述支撑件下端形成与隧道结构的边墙下侧内轮廓相互贴合的仿形弧形面，所述转动件转动连接于两个支撑件之间。

3.根据权利要求1或2所述的隧道结构破坏过程拍摄装置，其特征在于，所述支撑件与边墙下侧内轮廓相贴合的区域还填充有3~7mm厚度的粘接胶或者密封胶条。

4.根据权利要求1或2所述的隧道结构破坏过程拍摄装置，其特征在于，所述支撑件为10~15cm厚度的高密度聚苯乙烯泡沫板。

5.根据权利要求1所述的隧道结构破坏过程拍摄装置，其特征在于，所述转动件整体为U型结构，其包括连接部及连接于连接部两端的垂直部，两侧的垂直部外侧均设置有转轴，两侧转轴均转动连接于支撑件上；

所述直线驱动系统设置于连接部上。

6.根据权利要求5所述的隧道结构破坏过程拍摄装置，其特征在于，所述直线驱动系统和拍摄系统均设置于连接部上，且拍摄系统的图像拍摄方向朝向U型结构的内侧开口方向。

7.根据权利要求5所述的隧道结构破坏过程拍摄装置，其特征在于，所述转动驱动系统包括第一驱动电机及齿轮传动组；

其中，所述齿轮传动组包括相互啮合的主动轮和从动轮，所述主动轮连接于第一驱动电机的驱动轴上，所述从动轮固定于任意一个转轴上。

8.根据权利要求1所述的隧道结构破坏过程拍摄装置，其特征在于，所述直线驱动系统包括第二驱动电机、导向杆、螺纹丝杆及滑动件；

其中，所述螺纹丝杆连接于第二驱动电机的驱动轴上，所述导向杆与螺纹丝杆平行设置，所述滑动件与螺纹丝杆螺纹连接，且导向杆贯穿所述滑动件。

9.根据权利要求1所述的隧道结构破坏过程拍摄装置，其特征在于，所述拍摄系统包括三轴防抖稳定器、补光装置及摄像头；

其中，所述三轴防抖稳定器一端固定于滑动件上，另一端通过固定架固定摄像头，所述补光装置设置于滑动件上，且摄像头的拍摄方向与补光装置的补光方向相同。

10.地震模拟振动台试验中的隧道结构破坏过程拍摄装置的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1 基于地震模拟试验台试验需求，获取试验所需比例的隧道模型，将获取的隧道模型作为地震模拟试验中的隧道结构；

S2 按照隧道结构内侧轮廓制作支撑件，并按照隧道结构的边墙下侧内轮廓制作仿形弧形面，并在支撑件上开口；

S3 安装支撑件至隧道结构的两端内侧，并同步设置粘接胶或者密封胶条将支撑件稳固于隧道结构内；

S4 安装转动件至支撑件上，安装第一驱动电机至支撑件上开口位置，并调节主动轮和从动轮使二者啮合；

S5 依次安装直线驱动系统至转动件上、安装拍摄系统至直线驱动系统，安装完成后开启第二驱动电机检测滑动件的移动状态，确保摄像头可沿滑动件平稳移动，检测完成后关闭第二驱动电机；

S6 将扣板连接于隧道结构两端封堵端口，完成后隧道结构整体放置于地震模拟振动台试验环境中进行地震模拟振动试验；

S7 开启补光装置及摄像头，并在需要时开启第一驱动电机和/或第二驱动电机，改变摄像头拍摄方位，即可对试验过程中隧道结构任意区域的破坏过程进行图像拍摄。

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