一种隧道基底结构泵吸作用模拟装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106124160A(43)申请公布日2016.11.16(21)申请号201610659580.4(22)申请日2016.08.12(71)申请人西南交通大学地址610031四川省成都市金牛区二环路北一段111号(72)发明人王明年李自强于丽华阳刘大刚童建军(74)专利代理机构成都市辅君专利代理有限公司51120代理人张堰黎(51)Int.Cl.G01M10/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种隧道基底结构泵吸作用模拟装置(57)摘要本发明公开了一种隧道基底结构泵吸作用模拟装置，包括主体试验箱、两侧分别固定设置的左侧蓄水槽和右侧蓄水槽及其共壁上设置的连通通道，列车荷载模拟装置固定于上，高位水槽由滑轮悬挂并与左侧蓄水槽可拆卸水联通；主体试验箱下部承装围岩模拟材料，上部承装基底结构模拟材料，两材料结合缝位于连通通道出口，结合缝中埋设检测装置。本发明更好地模拟隧道基底结构所处的不同水文地质条件，包括富水地层、含水地层和无水地层；实现在不同水文地质条件下隧道基底结构在基底围岩存在缺陷时，列车动荷载作用下的“结构-动荷载-围岩-水”泵吸作用的模拟，研究列车对隧道基底结构的动力作用，从而更好地保证隧道基底结构的安全和经济。CN106124160ACN106124160A权利要求书1/1页1.一种隧道基底结构泵吸作用模拟装置，其特征在于：包括主体试验箱(1)、左侧蓄水槽(2)、右侧蓄水槽(3)、列车荷载模拟装置(4)、高位水槽(9)和试验台(12)；主体试验箱(1)两侧分别固定设置左侧蓄水槽(2)和右侧蓄水槽(3)，主体试验箱(1)固定于试验台(12)上，试验台(12)固结于地面，列车荷载模拟装置(4)固定于主体试验箱(1)上，高位水槽(9)由滑轮(11)悬挂并与左侧蓄水槽(2)可拆卸水联通；左侧蓄水槽(2)与主体试验箱(1)共用壁上、右侧蓄水槽(3)与主体试验箱(1)共用壁上分别均有沿壁设置的纵向缝作为连通通道(13)；主体试验箱(1)下部承装围岩模拟材料(5)，上部承装基底结构模拟材料(6)，围岩模拟材料(5)与基底结构模拟材料(6)结合缝位于连通通道(13)出口，结合缝中可埋设检测装置的检测端元器件。2.根据权利要求1所述的隧道基底结构泵吸作用模拟装置，其特征在于：所述围岩模拟材料(5)选择不同的材料和配合比模拟不同的围岩级别，材料包括：石膏、水、砂、重晶石粉；填装时每13cm一层，分作至少2次进行填装，每次填装完毕后层间刮毛，避免分层，然后人工振捣20次使围岩模拟材料达到需求的容重要求。3.根据权利要求1所述的隧道基底结构泵吸作用模拟装置，其特征在于：所述基底结构模拟材料(6)选择不同的材料和配合比模拟不同的标号的混凝土，材料包括：石膏、水、砂、硅藻土；按照一定配合比拌合后浇入模具制成需求的形状。4.根据权利要求1所述的隧道基底结构泵吸作用模拟装置，其特征在于：所述连通通道(13)为喇叭形扩口结构，主体试验箱(1)端开口大于水槽入口。5.根据权利要求1所述的隧道基底结构泵吸作用模拟装置，其特征在于：所述的列车荷载模拟装置(4)是可调节激振器。6.根据权利要求1所述的隧道基底结构泵吸作用模拟装置，其特征在于：所述主体试验箱(1)、左侧蓄水槽(2)、右侧蓄水槽(3)和高位水槽(9)均为透明材料制成的内部可视结构。7.根据权利要求1至6任一项所述的隧道基底结构泵吸作用模拟装置，其特征在于：所述检测装置包括土压力计、水压力计、静态应变采集仪和动态应变采集仪。8.根据权利要求7所述的隧道基底结构泵吸作用模拟装置，其特征在于：所述主体试验箱(1)、左侧蓄水槽(2)、右侧蓄水槽(3)和高位水槽(9)为全密闭结构。2CN106124160A说明书1/5页一种隧道基底结构泵吸作用模拟装置技术领域[0001]本发明属于铁路隧道设计与建造技术领域，尤其属于应用于隧道运营阶段中基底结构在列车作用下，围岩缺陷和地下水动荷载作用下泵吸作用的模型试验装置。背景技术[0002]泵吸作用是指隧道基底结构因为受到列车较大的荷载影响时，对基底结构与围岩之间地下水产生动力作用，地下水在列车动荷载影响下对围岩进行冲刷使围岩形成缺陷，围岩缺陷的产生和发展会影响基底结构的受力性能和长期安全稳定性，对基底结构泵吸作用的认知不足，会对隧道长期安全稳定性产生重载威胁。[0003]人们对这种隧道基底结构泵吸作用的形成和发展规律缺乏深入了解。通过建立隧道基底结构泵吸作用模拟装置进行隧道结构运营中基底结构在列车动力作用下与底部围岩和地下水压吸交替动力特性模型试验，以分析得出隧道基底结构在不同水文地质条件下存在缺陷，列车动荷载作用在基底结构上产生的泵吸作用原理和围岩颗粒流失现