CN207456799U - 一种模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置，包括筒状试验箱体、数个可上下移动的沉降底板、隧道模型和模拟土体，所述沉降底板依次紧密并排设置并构成试验箱体的底部，所述隧道模型设于试验箱体内并深埋入模拟土体中，还包括沉降侧壁、竖直设置于隧道模型上的水准尺、用于控制沉降底板沉降的驱动机构，所述沉降底板两侧面分别向下延伸式连接有沉降侧壁，所述沉降底板的两端面分别与试验箱体密合连接，所述数个沉降底板分别与驱动机构连接。本实用新型通过模拟在土体不均匀沉降情况下，隧道模型发生的变形情况、受力情况、沉降量和倾斜程度，以了解土体的动力稳定性和隧道沉降变化规律，可为土体和隧道加固治理提供依据。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种试验装置，具体说，是涉及一种模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置，属于轨道交通技术领域。
背景技术
轨道交通普遍具有运量大、速度快、班次密、安全舒适、准点率高、全天候、运费低和节能环保等优点，极大的方便了人们出行，是人们不可或缺的交通工具。然而，轨道交通安全问题也是人们极为关注的。在轨道交通隧道施工中，不均匀沉降问题会给轨道交通埋下巨大隐患；在轨道交通运营期间，需要不断的进行维护，而维护中遇到的最主要的问题之一就是隧道不均匀沉降。引起隧道不均匀沉降的因素有很多，主要包括土壤硬度较低、土壤含水量较高、施工技术不合理等原因。较大的不均匀沉降会带来诸多不利用因素，如果不能及时解决隧道不均匀沉降问题，会加剧隧道沉降问题，甚至会引起危险的隧道塌方事故。
如果通过开发轨道交通隧道不均匀沉降模拟装置，以模拟出隧道不均匀沉降对轨道交通线路的影响，则可以针对性的选择处理方法来解决隧道不均匀沉降问题，从而稳定轨道交通的线路结构、提高耐久性和防水性、增强轨道平顺度、提高乘客乘坐的舒适度，使轨道交通能够安全稳定的运营。因此，设计出一种模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置，通过模拟在土体不均匀沉降的情况下，测量隧道模型的变形情况、受力情况、沉降量和倾斜程度，以帮助人们较好地了解土体的动力稳定性并正确判断隧道的沉降变化规律，进而为土体和隧道加固治理提供依据的应用需求，将具有良好是应用前景和社会价值。但是目前关于轨道交通隧道不均匀沉降模拟装置的相关报道很少，中国专利CN201621280034.1中公开了一种隧道模型沉降与加载试验箱，但是该专利是通过模拟外部加载和沉降来分析隧道模型和接头的受力情况，并不能模拟土体不均匀沉降下，隧道模型发生的变形情况、受力情况、沉降量和倾斜程度；并且该专利中的模拟装置涉及到多个千斤顶等大型设备，结构复杂，使用不方便。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题和需求，本实用新型的目的是提供一种模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置，包括筒状试验箱体、数个可上下移动的沉降底板、隧道模型和模拟土体，所述沉降底板依次紧密并排设置并构成所述试验箱体的底部，所述隧道模型设于所述试验箱体内并深埋入所述模拟土体中，其特征在于：还包括沉降侧壁、竖直设置于隧道模型上的水准尺、用于控制沉降底板沉降的驱动机构，所述沉降底板两侧面分别向下延伸式连接有沉降侧壁，所述沉降底板的两端面分别与所述试验箱体密合连接，所述数个沉降底板分别与驱动机构连接。
作为一种实施方案，所述驱动机构包括可自锁的支撑滑块和滑槽，所述可自锁的支撑滑块与所述滑槽配合设置，所述滑槽固定于所述试验箱体的底部。
作为优选方案，所述滑槽及可自锁的支撑滑块的宽度不能超出单块沉降底板的宽度并且滑槽下部着地。
作为优选方案，在所述沉降底板两端侧的试验箱体上分别设有滑槽横板，所述滑槽通过螺丝固定于所述滑槽横板上。
作为进一步优选方案，所述试验箱体上设有支撑脚，所述滑槽横板固定连接于所述支撑脚上。所述支撑脚突出于所述试验箱体表面，以形成设置滑槽横板和滑槽的空间。
作为更进一步优选方案，所述试验箱体的四个角上分别设有支撑脚。
作为优选方案，所述驱动机构成对设置于所述沉降底板的两端侧，并通过可自锁的支撑滑块与所述沉降底板连接。
作为一种实施方案，所述沉降侧壁为连接于相邻两个沉降底板之间的弹性布或长方体结构的沉降底板的侧面板。
作为一种实施方案，所述沉降底板的两端面通过弹性布或试验箱体的侧壁延伸部分别与所述试验箱体密合连接。
作为优选方案，上述弹性布为具有一定弹性和承重性能的涤纶土工布或无纺土工布。
作为一种实施方案，所述试验箱体侧壁为可透视结构，可采用一定厚度的有机玻璃制得。
作为一种实施方案，所述水准尺为带有水准泡的水准尺。
作为优选方案，在所述隧道模型上等距间隔共线分布有三个水准尺。
作为一种实施方案，所述隧道模型的尺寸可按照模拟实验所需比例系数设置。
作为一种实施方案，在所述试验箱体内还设有检测用传感器，所述检测用传感器包括位置传感器或/和压力传感器。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型可通过模拟在土体不均匀沉降情况下，测量隧道模型的变形情况、受力情况、沉降量和倾斜程度，从而了解土体的动力稳定性并正确判断隧道的沉降变化规律，进而为土体和隧道加固治理提供依据，以稳定轨道交通隧道结构，提高其耐久性和防水性、增强轨道平顺度、提高乘客乘坐的舒适度、使轨道交通能够安全稳定的运行；另外，本实用新型还可根据需要模拟的沉降情况随时对沉降底板进行调整，也可应用于不同土质的沉降试验，实用性强；并且，本实用新型还具有结构简单，使用方便，操作安全，原理可靠，实验误差小等优点，具有显著性进步和市场应用价值。
附图说明
图1为本实用新型实施例1提供的一种模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例1提供的一种模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置的部分剖面结构示意图。
图中标号示意如下：1、试验箱体；11、试验箱体的侧壁；2、沉降底板；3、隧道模型；4、模拟土体；5、沉降侧壁；6、水准尺；7、驱动机构；71、可自锁的支撑滑块；72、滑槽；73、滑槽横板；8、支撑脚；9、检测用传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。
实施例1
结合图1、图2所示，本实施例提供的一种模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置，包括筒状试验箱体1、数个可上下移动的沉降底板2、隧道模型3和模拟土体4，所述沉降底板2依次紧密并排设置并构成所述试验箱体1的底部，所述隧道模型3设于所述试验箱体1内并深埋入所述模拟土体4中，还包括沉降侧壁5、竖直设置于隧道模型3上的水准尺6、用于控制沉降底板2沉降的驱动机构7，所述沉降底板2的两侧面分别向下延伸式连接有沉降侧壁5，所述沉降底板2的两端面分别与所述试验箱体1密合连接，所述数个沉降底板2分别与驱动机构7连接。
作为优选方案，所述驱动机构7包括可自锁的支撑滑块71和滑槽72，可自锁的支撑滑块71与所述滑槽72配合设置，所述滑槽72固定于所述试验箱体1的底部，所述滑槽72及可自锁的支撑滑块71的宽度不能超出单块沉降底板2的宽度并且滑槽72下部着地。采用可自锁的支撑滑块71和滑槽72的驱动装置来控制沉降底板2的沉降，相较于传统的例如CN201621280034.1中的利用顶升螺栓支撑由等边三角形结构的单板铰接构成的沉降板，通过旋转顶升螺栓的升降来控制沉降板的差异沉降而言，操作更为简单，灵敏度更好，沉降底板2的移动更为精确，实验结果更为精确。
在所述沉降底板2两端侧的试验箱体1上分别设有滑槽横板73，所述滑槽72通过螺丝固定于所述滑槽横板73上。同时，所述试验箱体1上设有支撑脚8，所述滑槽横板73固定连接于所述支撑脚8上；所述支撑脚8突出于所述试验箱体1的表面，以形成设置滑槽横板73和滑槽72的空间。
所述试验箱体1的四个角上分别设有支撑脚8，以进一步增强装置整体的稳定性。
所述驱动机构7成对设置于所述沉降底板2的两端侧，并通过可自锁的支撑滑块71与所述沉降底板2连接。
所述沉降侧壁5为连接于相邻两个沉降底板2之间的弹性布。
所述沉降底板2的两端面通过弹性布分别与所述试验箱体1密合连接。所述弹性布为市售的具有一定弹性和承重性能的涤纶土工布或无纺土工布。
所述试验箱体1的侧壁为可透视结构，可采用一定厚度的有机玻璃制得，以便于观察试验情况。
所述水准尺6为带有水准泡的水准尺。
在所述隧道模型3上等距间隔共线分布有三个水准尺6，所述水准尺6可以通过胶带或粘结剂粘结在隧道模型3上，同时水准尺6需要保持竖直且超出模拟土体4表面不少于20cm。
所述隧道模型3的尺寸可按照模拟实验所需比例系数设置，本实施例中，隧道模型3的外径为160mm，所述隧道模型3埋深为200mm，所述隧道模型3材质为PVC管，隧道模型3正上方放置带有水准泡的水准尺6以保证隧道模型初始位置处于水平。
在所述试验箱体1内还设有检测用传感器9，所述检测用传感器9包括位置传感器或/和压力传感器，以用于观察隧道模型3的变形情况和受力情况，并用于观察模拟不均匀沉降情况时模拟土体4的变化的同时，准确计算模拟土体4的沉降量。检测用传感器9在试验箱体1内的具体位置无需做进一步限定，只需要可以检测到隧道模型3、模拟土体4的相关数据即可，例如可以安装于隧道模型3的上方，也可以安装于隧道模型3的下方，本实施例中如图2所示，将检测用传感器9安装于隧道模型3的下方。
所述沉降底板2的两端面可通过试验箱体的侧壁11延伸部分别与所述试验箱体1密合连接。
所述沉降底板2可为长方体结构，所述沉降侧壁5为长方体结构的沉降底板2的侧面板，模拟最大沉降量不高于所述长方体在竖直方向上的厚度，相邻的长方体之间不能留有空隙且长方体竖向的边长不能短于长方体之间的高度差。
本实用新型所述的不均匀沉降试验装置在使用时，先将沉降底板2调整至与试验箱体1的底部在同一水平面上，使得试验箱体1为一密合的开口箱，再倒入土至合适厚度并整平，接着，放入连接有水准尺6的隧道模型3后继续倒入土，同时，在隧道模型3被土埋入约一半后，通过观察水准尺6上的水准泡来调整水准尺6，使得水准尺6保持竖直，之后继续倒入土至离试验箱体1上端口适当距离处，对土表面进行整平，即得到埋有隧道模型3和水准尺6的模拟土体4，然后，先将卷尺或者米尺，架于试验箱体1上，划出三个水准尺6的初始刻度后，根据需要模拟的沉降情况调整沉降底板2，待模拟土体4稳定后，再划出三个水准尺6的沉降后刻度，可多次调整并记录，观察记录并分析计算得出隧道模型3的下降程度和倾斜程度，完成轨道交通隧道模型不均匀沉降的模拟实验。
另外，还可根据模拟实验的需要，在将土加入试验箱体之前，通过在土中加入适当的水或者其他不同粒径的土对模拟土体进行混合调整，以得到不同土质的模拟土体。
综上所述，本实用新型提供的模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置，通过设有的试验箱体、沉降底板、隧道模型、模拟土体、沉降侧壁、驱动机构和水准尺即可以在模拟土体不均匀沉降的情况下，通过测量隧道模型的沉降量和倾斜程度以了解土体的动力稳定性并正确判断隧道的沉降变化规律，具有结构简单、成本低廉、使用方便、操作精确、原理可靠、实验误差小等优点，可应用于不同土质的沉降模拟试验，具有显著性进步和市场应用价值。
最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置，包括筒状试验箱体、数个可上下移动的沉降底板、隧道模型和模拟土体，所述沉降底板依次紧密并排设置并构成所述试验箱体的底部，所述隧道模型设于所述试验箱体内并深埋入所述模拟土体中，其特征在于：还包括沉降侧壁、竖直设置于隧道模型上的水准尺、用于控制沉降底板沉降的驱动机构，所述沉降底板两侧面分别向下延伸式连接有沉降侧壁，所述沉降底板的两端面分别与所述试验箱体密合连接，所述数个沉降底板分别与驱动机构连接。
2.根据权利要求1所述的模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置，其特征在于：所述驱动机构包括可自锁的支撑滑块和滑槽，所述可自锁的支撑滑块与所述滑槽配合设置，所述滑槽固定于所述试验箱体的底部。
3.根据权利要求2所述的模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置，其特征在于：在沉降底板两端侧的试验箱体上分别设有滑槽横板，所述滑槽通过螺丝固定于所述滑槽横板上。
4.根据权利要求3所述的模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置，其特征在于：所述试验箱体上设有支撑脚，所述滑槽横板固定连接于所述支撑脚上。
5.根据权利要求2所述的模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置，其特征在于：所述驱动机构成对设置于所述沉降底板的两端侧，并通过可自锁的支撑滑块与所述沉降底板连接。
6.根据权利要求1所述的模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置，其特征在于：所述沉降侧壁为连接于相邻两个沉降底板之间的弹性布或长方体结构的沉降底板的侧面板。
7.根据权利要求1所述的模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置，其特征在于：所述沉降底板的两端面通过弹性布或试验箱体的侧壁延伸部分别与所述试验箱体密合连接。
8.根据权利要求7所述的模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置，其特征在于：所述试验箱体的侧壁为可透视结构。
9.根据权利要求1所述的模拟轨道交通隧道不均匀沉降的试验装置，其特征在于：在所述试验箱体内还设有检测用传感器，所述检测用传感器包括位置传感器或/和压力传感器。
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| CN110118648A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-08-13 | 重庆交通大学 | 一种用于不均匀变形下的管涵-土相互作用试验系统及其试验方法 |
| CN114137184A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-04 | 长安大学 | 一种可变活动断层倾角的走、倾滑模拟试验装置及工作方法 |
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