一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置

1.本发明属于地铁工程领域，尤其涉及一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置。


背景技术：

2.近些年在大中型城市越来越多的基坑工程需要在庞大的运营地铁隧道网上方进行开挖施工。为了避免基坑开挖导致下方运营隧道变形和受力过大，危及隧道运营安全，往往对上跨基坑采取分区、分块开挖方式，并配合堆土或配重反压。为了模拟分析上跨基坑开挖卸荷或反压持荷对既有下方运营盾构隧道的影响，设计研发了多套模型试验装置对该工况进行了模型试验分析，但对于土层上方不同区域有不规则建筑物的情况，对不同区域的下压载荷试验方向，目前所研发的模型试验装置均存在对于装置内岩土材料不能分区加载，不能分阶段卸载等一些缺陷；另外，各装置必须先放隧道，后施加荷载使土体固结，与实际工程施工顺序不符；对于隧道模型的变形收敛监测不够完善。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：为了解决现有模拟试验装置不能满足实际工况需求的问题，而提出的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，包括反力钢架，反力钢架由底座及分别竖向固定在底座四角处的架杆组成；底座上设有一个开口朝上的填土箱，填土箱内有一个前后放置的隧道模型，隧道模型内部设有监测装置；箱体底部设有注水管；箱体前侧设有模型滑轨，模型滑轨上有一个沿前后方向的模型套筒；架杆上设有能上下移动的升降装置，升降装置上设有加土装置；经加土装置在填土箱内装满土后，将加土装置从升降装置上拆卸，在升降装置上竖向设有整体加载装置，整体加载装置下方矩形阵列分布有多个分体加载装置，分体加载装置置于土层上方；经升降装置带动整体加载装置上下移动，对多个分体加载装置进行增减载荷，模拟对土层进行分区加载和分阶段卸载，经监测装置对土层中的隧道模型产生的压力变化进行监测。
6.作为上述技术方案的进一步描述：
7.所述的填土箱的前侧面由左右两侧的有机玻璃板和中间钢板组成，中间钢板的上下两端均固定在填土箱上，中间钢板中间开有一个圆洞，经圆洞将隧道模型置于填土箱内；中间钢板的前侧铰接有一个门板，门板四个角处均通过螺栓紧固的方式将门板贴紧填土箱，将圆洞关闭。
8.作为上述技术方案的进一步描述：
9.所述的隧道模型为由多个弧形隧道管片组成的圆筒，箱体后侧上下两端均固定有一个水平钢板，两水平钢板之间固定有一个竖直钢板，竖直钢板前侧中间固定有一个水平千斤顶，水平千斤顶前端固定在隧道模型上。
10.作为上述技术方案的进一步描述：
11.所述的填土箱的前侧设有一个l形支架，l形支架与竖直钢板之间有一个横杆，横杆置于隧道模型内且与隧道模型同轴心；横杆上圆周均布且前后阵列分布有多个激光测距仪，l形支架、横杆、激光测距仪共同组成监测装置。
12.作为上述技术方案的进一步描述：
13.所述的模型套筒由多个圆周均布的弯曲板组成，相邻弯曲板之间通过企口缝咬合，模型套筒长度是隧道模型的1.1倍，模型套筒内部直径与隧道模型外部直径相同；模型滑轨为形似倒立鱼腹骨状的钢架，模型套筒置于模型滑轨内。
14.作为上述技术方案的进一步描述：
15.所述的升降装置由套装在架杆上的空心升降套筒和连接各空心升降套筒的水平横梁滑轨组成；架杆上填土箱高度以上的位置设有锯齿，每个锯齿的上端面平齐，下端面为向上倾斜的斜面；有锯齿的架杆上开有多个竖向等距分布的螺栓孔；空心升降套筒内部在锯齿一侧铰接有一个转动杆，转动杆靠近锯齿的一端铰接有一个压杆，压杆下端置于锯齿之间，压杆上端与转动杆之间连接有一个弹簧。
16.作为上述技术方案的进一步描述：
17.所述的加土装置包括漏斗支架和漏斗；升降装置上设有可拆卸的漏斗支架，漏斗支架上设有多个矩形阵列分布的漏斗，漏斗上下口均为矩形，漏斗中部有一弯折，该弯折处可恰好卡在漏斗支架上，漏斗随漏斗支架上下移动，漏斗支架边缘设有卡扣，卡扣扣合在对应侧的水平横梁滑轨上，并通过螺栓紧固的方式将漏斗支架固定在升降装置上；漏斗支架中间为矩形阵列分布的多个矩形支架，矩形支架相互之间通过圆套筒连接，圆套筒与矩形支架连接处为转轴，圆套筒可发生转动，圆套筒外侧长杆有一列圆孔，圆套筒内侧长杆端部有一带有弹簧的小钢珠，当圆套筒伸缩时小钢珠可在与小圆孔相遇时弹出，对圆套筒进行限位。
18.作为上述技术方案的进一步描述：
19.所述的整体加载装置包括十字形滑轨、大型竖向千斤顶和加载板；在升降装置上设有十字形滑轨，十字形滑轨上设有一个能前后左右移动的大型竖向千斤顶，大型竖向千斤顶下方有一个加载板，加载板由上下两个垫板和两垫板之间的多个工字钢组成。
20.作为上述技术方案的进一步描述：
21.所述的十字形滑轨由镂空圆台及其上插装的两根相互垂直的t形杆组成，t形杆两端均固定有一个c形构件，c形构件经螺栓固定连接在对应侧的水平横梁滑轨上；大型竖向千斤顶上端固定在镂空圆台下方。
22.作为上述技术方案的进一步描述：
23.所述的分体加载装置包括小型竖向千斤顶、可变形承压装置和分隔板；加载板下端面矩形阵列分布有多个小型竖向千斤顶，每个小型竖向千斤顶下方均有一个可变形承压装置；每个可变形承压装置上均有一个方框形的分隔板，分隔板将对应的小型竖向千斤顶包裹在内，相邻的分隔板之间通过螺栓紧固连接；所述可变形承压装置包括有上部矩形钢板，上部矩形钢板正下方有一个下部矩形钢板，在竖直方向上，下部矩形钢板的顶点分别置于上部矩形钢板边长的中间，下部矩形钢板的四条边上均铰接有一个三角形的转动钢板，转动钢板转动至水平位置时，下部矩形钢板和四个转动钢板共同组成一个和上部矩形钢板
等大的钢板；每个转动钢板的上端面上均通过球铰链连接有一个伸缩杆，伸缩杆的上端均固定在上部矩形钢板上，上部钢板、伸缩杆和下部钢板和转动钢板共同组成可变形承压装置。可变形承压装置的伸缩杆的外缘面与球铰链一端的内缘面为螺纹配合。
24.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
25.(1)可变形承压装置可以与上方小型竖向千斤顶耦合联动，精确对下方土体施加连续变化的压力，可实现下方土体连续加载过程，更真实反映现场实际工程的受力状态。
26.(2)隧道模型可在模型套筒以及模型滑轨的帮助下通过钢板留有的圆形孔洞，从而进入已经装满土或砂并且施加压力的填土箱中。
27.(3)漏斗以及漏斗支架可大幅简化向箱内填土步骤，仅需向漏斗中添加土或砂即可，需要时可替换不同口径的漏斗，以及调整漏斗高度，这样一来可以精确控制不同分区土或砂的种类及密实度，进而可以模拟均匀地层或非均匀地层。
28.(4)本发明装置不仅能模拟隧道模型上方任意区域或多个区域同步开挖或反压的工况，并且各区域的加卸载可以任意调整，还能先向箱内填土，后加卸载，再将隧道模型水平推入土中，这样不仅能精准模拟地层初始应力场，并使周围土体对隧道模型的围压作用更加接近实际，进一步的，利用漏斗及漏斗支架不仅可以模拟均匀地层，还可以模拟非均匀地层。相比现有专利模拟更精准地模拟分析运营盾构隧道上方多种形式基坑分区分块开挖或堆载反压所产生的加卸载附加作用对既有运营隧道变形和内力的影响，功能更加丰富。
附图说明
29.图1为本发明的立体结构示意图；
30.图2为本发明去除填土箱3和分隔板19后的内部的立体结构示意图；
31.图3为整体加载装置和分体加载装置的立体结构示意图；
32.图4为可变形承压装置18的立体结构示意图；
33.图5为反力钢架和升降装置11的立体结构示意图；
34.图6为升降装置11内部剖切示意图；
35.图7为模型滑轨9的立体结构示意图；
36.图8为反力钢架和加土装置的立体结构示意图；
37.图9为漏斗支架12和漏斗13的立体结构示意图；
38.图10为图8中a的局部放大示意图。
具体实施方式
39.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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
40.请参阅图1-10，本发明提供一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置的技术方案：
41.一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，包括反力钢架，反力钢架由底座1及分别竖向固定在底座1四角处的架杆2组成；底座1上设有一个开口朝上的填土箱3，填
土箱3内有一个前后放置的隧道模型4，隧道模型4内部设有监测装置；箱体底部设有注水管5；箱体前侧设有模型滑轨9，模型滑轨9上有一个沿前后方向的模型套筒10；架杆2上设有能上下移动的升降装置11，升降装置11上设有加土装置；经加土装置在填土箱3内装满土后，将加土装置从升降装置11上拆卸，在升降装置11上竖向设有整体加载装置，整体加载装置下方矩形阵列分布有多个分体加载装置，分体加载装置置于土层上方；经升降装置11带动整体加载装置上下移动，对多个分体加载装置进行增减载荷，模拟对土层进行分区加载和分阶段卸载，经监测装置对土层中的隧道模型4产生的压力变化进行监测。
42.所述的填土箱3的前侧面由左右两侧的有机玻璃板24和中间钢板25组成，中间钢板25的上下两端均固定在填土箱3上，中间钢板25中间开有一个圆洞，经圆洞将隧道模型4置于填土箱3内；中间钢板25的前侧铰接有一个门板26，门板26四个角处均通过螺栓紧固的方式将门板26贴紧填土箱3，将圆洞关闭。
43.所述的隧道模型4为由多个弧形隧道管片组成的圆筒，箱体后侧上下两端均固定有一个水平钢板6，两水平钢板6之间固定有一个竖直钢板7，竖直钢板7前侧中间固定有一个水平千斤顶8，水平千斤顶8前端固定在隧道模型4上。
44.所述的填土箱3的前侧设有一个l形支架27，l形支架27与竖直钢板7之间有一个横杆28，横杆28置于隧道模型4内且与隧道模型4同轴心；横杆28上圆周均布且前后阵列分布有多个激光测距仪29，l形支架27、横杆28、激光测距仪29共同组成监测装置。
45.所述的模型套筒10由多个圆周均布的弯曲板30组成，相邻弯曲板30之间通过企口缝咬合，模型套筒10长度是隧道模型4的1.1倍，模型套筒10内部直径与隧道模型4外部直径相同；模型滑轨9为形似倒立鱼腹骨状的钢架，模型套筒10置于模型滑轨9内。
46.所述的升降装置11由套装在架杆2上的空心升降套筒36和连接各空心升降套筒36的水平横梁滑轨37组成；架杆2上填土箱3高度以上的位置设有锯齿38，每个锯齿38的上端面平齐，下端面为向上倾斜的斜面；有锯齿38的架杆2上开有多个竖向等距分布的螺栓孔39；空心升降套筒36内部在锯齿38一侧铰接有一个转动杆40，转动杆40靠近锯齿38的一端铰接有一个压杆41，压杆41下端置于锯齿38之间，压杆41上端与转动杆40之间连接有一个弹簧42。
47.所述的加土装置包括漏斗支架12和漏斗13；升降装置11上设有可拆卸的漏斗支架12，漏斗支架12上设有多个矩形阵列分布的漏斗13，漏斗13上下口均为矩形，漏斗13中部有一弯折，该弯折处可恰好卡在漏斗支架12上，漏斗13随漏斗支架12上下移动，漏斗支架12边缘设有卡扣，卡扣扣合在对应侧的水平横梁滑轨37上，并通过螺栓紧固的方式将漏斗支架12固定在升降装置11上；漏斗支架12中间为矩形阵列分布的多个矩形支架31，矩形支架31相互之间通过圆套筒32连接，圆套筒32与矩形支架31连接处为转轴33，圆套筒32可发生转动，圆套筒32外侧长杆有一列圆孔34，圆套筒32内侧长杆端部有一带有弹簧42的小钢珠35，当圆套筒32伸缩时小钢珠35可在与小圆孔34相遇时弹出，对圆套筒32进行限位。
48.所述的整体加载装置包括十字形滑轨、大型竖向千斤顶14和加载板；在升降装置11上设有十字形滑轨，十字形滑轨上设有一个能前后左右移动的大型竖向千斤顶14，大型竖向千斤顶14下方有一个加载板，加载板由上下两个垫板15和两垫板15之间的多个工字钢16组成。
49.所述的十字形滑轨由镂空圆台43及其上插装的两根相互垂直的t形杆44组成，t形
杆44两端均固定有一个c形构件45，c形构件45经螺栓固定连接在对应侧的水平横梁滑轨37上；大型竖向千斤顶14上端固定在镂空圆台43下方。
50.所述的分体加载装置包括小型竖向千斤顶17、可变形承压装置18和分隔板19；加载板下端面矩形阵列分布有多个小型竖向千斤顶17，每个小型竖向千斤顶17下方均有一个可变形承压装置18；每个可变形承压装置18上均有一个方框形的分隔板19，分隔板19将对应的小型竖向千斤顶17包裹在内，相邻的分隔板19之间通过螺栓紧固连接；所述可变形承压装置18包括有上部矩形钢板20，上部矩形钢板20正下方有一个下部矩形钢板21，在竖直方向上，下部矩形钢板21的顶点分别置于上部矩形钢板20边长的中间，下部矩形钢板21的四条边上均铰接有一个三角形的转动钢板22，转动钢板22转动至水平位置时，下部矩形钢板21和四个转动钢板22共同组成一个和上部矩形钢板20等大的钢板；每个转动钢板22的上端面上均通过球铰链连接有一个伸缩杆23，伸缩杆23的上端均固定在上部矩形钢板20上，上部钢板、伸缩杆23和下部钢板和转动钢板22共同组成可变形承压装置18。可变形承压装置18的伸缩杆23的外缘面与球铰链一端的内缘面为螺纹配合。
51.工作原理：
52.本装置中升降装置11沿锯齿38可以自由升降，进而改变升降装置11的高度，螺栓孔39可用于固定升降装置11。竖向分隔板19呈纵横阵列分布，彼此间采用螺栓连接，用来给箱内土体分区，并且可以防止可变形承压装置18发生倾斜。试验时将监测装置伸入隧道模型4内部，即可量测隧道模型4的压缩和拉伸变形，即收敛变形。使用时，在可变形承压装置18底部安装微型土压力传感器，可对可变形承压装置18下压力进行监测。
53.整个隧道模型4是根据相似理论计算后选用有机玻璃，通过定制纯铝焊丝螺栓拼接而成，更精准地模拟出了盾构隧道管片的块体拼接特点，这样可以最大程度上模拟实际工况；试验时将微型土压力传感黏贴于隧道模型4外弧面，用于测量作用于隧道模型4上的土压力。试验时将应变片黏贴于隧道模型4内弧面，这样可以监测隧道模型4的变形。
54.当向填土箱3内添加岩土材料并施加荷载后，模型套筒10可在填土箱3预留圆洞位置插入岩土体，再将模型套筒10内土体挖除后放入隧道模型4，然后再将模型套筒10分片取出，起到辅助将隧道模型4放入填土箱3的作用。
55.在使用时，首先将填土箱3放置于反力钢架底座1上，然后将填土箱3正面的可开合钢板通过螺栓固定在填土箱3上。
56.在填土箱3底部放置注水管5，然后平铺粗砂至完全掩埋注水管5，在粗砂上部加盖透水石。然后将可调节网状漏斗支架12放置在升降装置11上，通过螺栓及特定卡扣固定，调节升降装置11至合适的高度，通过螺栓将升降装置11固定，再调节各个单个漏斗支架12高度，然后将漏斗13放置于矩形支架31中心。通过向漏斗13内加土或砂，使土或砂在重力作用下落入填土箱3内，直至填土箱3被土或砂填满。然后把各个漏斗13取下，再将漏斗支架12及连接部件全部取下，最后将升降装置11降低至最低位置。
57.在填土箱3中土体顶部安装竖向分隔板19，将可变形承压装置18放置于竖向分隔板19内部。在可变形承压装置18上部放置小型竖向千斤顶17，然后再在千斤顶上方放置一块垫板15。将多根工字钢16放置于垫板15上，再在工字钢16上方放置一块垫板15，形成加载板。然后将镂空圆台43与十字形滑轨组装，将特定的四个扣卡在升降装置11的四边上，将十字形滑轨各端通过螺栓与卡扣连接。将大型竖向千斤顶14悬挂于镂空圆台43下方，调整升
降装置11高度，滑动十字形滑轨以调整大型竖向千斤顶14至适当位置，进行竖向加载，然后调整可变形承压装置18变形程度，然后使用小型竖向千斤顶17进行加载。
58.在上述步骤完成，并且施加的压力达到预期水平后，拧下填土箱3正面螺栓以打开该面窗，且将该窗外部的圆形钢板卸下，将模型滑轨9垂直放置于填土箱3正面，并使模型滑轨9中心与填土箱3窗口中心重合。将模型套筒10外表面涂抹活性炭，后用聚乙烯薄膜将套筒完整包裹，然后将模型套筒10分片、分次从一端放入模型滑轨9，将模型套筒10插入土体，直至抵住填土箱3另一面。将模型套筒10内土体人工挖出，然后将拼装好的隧道模型4放入模型套筒10。按片将模型套筒10抽出，然后利用螺栓紧密关闭填土箱3正面窗口，通过拆除圆形钢板得到的小窗口伸入监测装置。在填土箱3背面通过螺栓，将反力架与填土箱3背板连接，安装水平千斤顶8，并使用该水平千斤顶8进行加载轴力，通过填土箱3底部水管向箱内注水至需要注水量。继续调整上述各千斤顶加载至需要水平。
59.本实施例中随着填土上方各小型竖向千斤顶17施加不同荷载，填土箱3内土体被压缩，进而对隧道模型4产生压力，模型受压之后产生内力和变形。通过预设传感器采集相应数据，可以对隧道模型4在随机外荷载作用下的变形、收敛变形、以及周围土体对隧道模型4的压力进行量测。隧道模型4变形的程度通过贴于隧道模型4内部的箔式应变片以及伸入隧道模型4内部的位移传感器采集。
60.本发明中的盾构隧道受非均布力一体化加载模型试验装置可以完成以下试验：在竖向千斤顶加载作用下，隧道模型4受到三维加载压力，产生变形，可以分析隧道在非均布荷载作用下的变形规律；先使用竖向千斤顶加载至需要水平，使隧道发生一定的变形，然后减小千斤顶的压力，使隧道周边土体发生卸载，用以模拟实际工程中基坑开挖，研究基坑开挖对下卧隧道的受力及变形影响。
61.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不限于此，熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，包括反力钢架，所述的反力钢架由底座(1)及分别竖向固定在底座(1)四角处的架杆(2)组成；底座(1)上设有一个开口朝上的填土箱(3)，填土箱(3)内有一个前后放置的隧道模型(4)，隧道模型(4)内部设有监测装置；箱体底部设有注水管(5)；箱体前侧设有模型滑轨(9)，模型滑轨(9)上有一个沿前后方向的模型套筒(10)；架杆(2)上设有能上下移动的升降装置(11)，升降装置(11)上设有加土装置；经加土装置在填土箱(3)内装满土后，将加土装置从升降装置(11)上拆卸，在升降装置(11)上竖向设有整体加载装置，整体加载装置下方矩形阵列分布有多个分体加载装置，分体加载装置置于土层上方；经升降装置(11)带动整体加载装置上下移动，对多个分体加载装置进行增减载荷，模拟对土层进行分区加载和分阶段卸载，经监测装置对土层中的隧道模型(4)产生的压力变化进行监测。2.根据权利要求1所述的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，所述的填土箱(3)的前侧面由左右两侧的有机玻璃板(24)和中间钢板(25)组成，中间钢板(25)的上下两端均固定在填土箱(3)上，中间钢板(25)中间开有一个圆洞，经圆洞将隧道模型(4)置于填土箱(3)内；中间钢板(25)的前侧铰接有一个门板(26)，门板(26)四个角处均通过螺栓紧固的方式将门板(26)贴紧填土箱(3)，将圆洞关闭。3.根据权利要求1所述的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，所述的隧道模型(4)为由多个弧形隧道管片组成的圆筒，箱体后侧上下两端均固定有一个水平钢板(6)，两水平钢板(6)之间固定有一个竖直钢板(7)，竖直钢板(7)前侧中间固定有一个水平千斤顶(8)，水平千斤顶(8)前端固定在隧道模型(4)上。4.根据权利要求1所述的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，所述的填土箱(3)的前侧设有一个l形支架(27)，l形支架(27)与竖直钢板(7)之间有一个横杆(28)，横杆(28)置于隧道模型(4)内且与隧道模型(4)同轴心；横杆(28)上圆周均布且前后阵列分布有多个激光测距仪(29)，l形支架(27)、横杆(28)、激光测距仪(29)共同组成监测装置。5.根据权利要求1所述的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，所述的模型套筒(10)由多个圆周均布的弯曲板(30)组成，相邻弯曲板(30)之间通过企口缝咬合，模型套筒(10)长度是隧道模型(4)的1.1倍，模型套筒(10)内部直径与隧道模型(4)外部直径相同；模型滑轨(9)为形似倒立鱼腹骨状的钢架，模型套筒(10)置于模型滑轨(9)内。6.根据权利要求1所述的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，所述的升降装置(11)由套装在架杆(2)上的空心升降套筒(36)和连接各空心升降套筒(36)的水平横梁滑轨(37)组成；架杆(2)上填土箱(3)高度以上的位置设有锯齿(38)，每个锯齿(38)的上端面平齐，下端面为向上倾斜的斜面；有锯齿(38)的架杆(2)上开有多个竖向等距分布的螺栓孔(39)；空心升降套筒(36)内部在锯齿(38)一侧铰接有一个转动杆(40)，转动杆(40)靠近锯齿(38)的一端铰接有一个压杆(41)，压杆(41)下端置于锯齿(38)之间，压杆(41)上端与转动杆(40)之间连接有一个弹簧(42)。7.根据权利要求6所述的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，所述的加土装置包括漏斗支架(12)和漏斗(13)；升降装置(11)上设有可拆卸的漏斗支架(12)，漏斗支架(12)上设有多个矩形阵列分布的漏斗(13)，漏斗(13)上下口均为矩形，漏
斗(13)中部有一弯折，该弯折处可恰好卡在漏斗支架(12)上，漏斗(13)随漏斗支架(12)上下移动，漏斗支架(12)边缘设有卡扣，卡扣扣合在对应侧的水平横梁滑轨(37)上，并通过螺栓紧固的方式将漏斗支架(12)固定在升降装置(11)上；漏斗支架(12)中间为矩形阵列分布的多个矩形支架(31)，矩形支架(31)相互之间通过圆套筒(32)连接，圆套筒(32)与矩形支架(31)连接处为转轴(33)，圆套筒(32)可发生转动，圆套筒(32)外侧长杆有一列圆孔(34)，圆套筒(32)内侧长杆端部有一带有弹簧(42)的小钢珠(35)，当圆套筒(32)伸缩时小钢珠(35)可在与小圆孔(34)相遇时弹出，对圆套筒(32)进行限位。8.根据权利要求6所述的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，所述的整体加载装置包括十字形滑轨、大型竖向千斤顶(14)和加载板；在升降装置(11)上设有十字形滑轨，十字形滑轨上设有一个能前后左右移动的大型竖向千斤顶(14)，大型竖向千斤顶(14)下方有一个加载板，加载板由上下两个垫板(15)和两垫板(15)之间的多个工字钢(16)组成。9.根据权利要求8所述的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，所述的十字形滑轨由镂空圆台(43)及其上插装的两根相互垂直的t形杆(44)组成，t形杆(44)两端均固定有一个c形构件(45)，c形构件(45)经螺栓固定连接在对应侧的水平横梁滑轨(37)上；大型竖向千斤顶(14)上端固定在镂空圆台(43)下方。10.根据权利要求1所述的一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，其特征在于，所述的分体加载装置包括小型竖向千斤顶(17)、可变形承压装置(18)和分隔板(19)；加载板下端面矩形阵列分布有多个小型竖向千斤顶(17)，每个小型竖向千斤顶(17)下方均有一个可变形承压装置(18)；每个可变形承压装置(18)上均有一个方框形的分隔板(19)，分隔板(19)将对应的小型竖向千斤顶(17)包裹在内，相邻的分隔板(19)之间通过螺栓紧固连接；所述可变形承压装置(18)包括有上部矩形钢板(20)，上部矩形钢板(20)正下方有一个下部矩形钢板(21)，在竖直方向上，下部矩形钢板(21)的顶点分别置于上部矩形钢板(20)边长的中间，下部矩形钢板(21)的四条边上均铰接有一个三角形的转动钢板(22)，转动钢板(22)转动至水平位置时，下部矩形钢板(21)和四个转动钢板(22)共同组成一个和上部矩形钢板(20)等大的钢板；每个转动钢板(22)的上端面上均通过球铰链连接有一个伸缩杆(23)，伸缩杆(23)的上端均固定在上部矩形钢板(20)上，上部钢板、伸缩杆(23)和下部钢板和转动钢板(22)共同组成可变形承压装置(18)。可变形承压装置(18)的伸缩杆(23)的外缘面与球铰链一端的内缘面为螺纹配合。

技术总结
本发明公开了一种模型隧道上方随机点阵加卸载模拟试验装置，包括反力钢架，反力钢架的底座上有填土箱，填土箱内有隧道模型，隧道模型内有监测装置；箱体底部有注水管；箱体前侧有模型滑轨，模型滑轨上有模型套筒；架杆上有升降装置，升降装置上有加土装置；经加土装置在填土箱内装满土后，将加土装置拆卸，在升降装置上有整体加载装置，整体加载装置下方有多个分体加载装置，分体加载装置置于土层上方；经升降装置带动整体加载装置上下移动，对多个分体加载装置进行增减载荷，模拟对土层进行分区加载和分阶段卸载，经监测装置对土层中的隧道模型产生的压力变化进行监测，该发明解决现有模拟试验装置不能满足实际工况需求的问题。问题。问题。


技术研发人员：蔺云宏 冯虎 常瑞成 田帅 王文彬 李明宇 郭晓东 蔺永梅 王健
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/7/7