本實用新型屬于隧道工程研究技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種隧道模型沉降試驗箱。

背景技術(shù)：

目前，隧道模型試驗箱多為三項加載試驗設(shè)備。而一些隧道如沉管隧道、盾構(gòu)隧道不僅需要考慮荷載的作用，還要考慮地基差異沉降對隧道結(jié)構(gòu)的影響。以沉管隧道為例，在覆蓋層頂部不均勻回淤、基礎(chǔ)施工誤差、運營后航道開挖卸荷、天然地基土性與厚度不連續(xù)、地震砂土液化等作用下均會導(dǎo)致沉管的不均勻沉降，而不均勻沉降會對沉管的結(jié)構(gòu)和防水構(gòu)成重大隱患。一般沉管下部地基可以分為人工地基和天然地基，在模型試驗過程中還應(yīng)當(dāng)考慮到地基土性以及外部荷載對沉管受力的影響。

而目前已有沉降試驗平臺由多個額定載重幾十到一百頓的電動機(jī)械千斤頂和邊長為1.5～2.0m的等邊三角形的鋼筋混凝土面板，以及設(shè)置在千斤頂下部的矩形鋼筋混凝土柱組成。千斤頂由一臺電子計算機(jī)和PLC下位機(jī)控制，最大行程幾十公分，控制精度為1mm。該種試驗平臺巨大，適合模擬大比例尺的路基、大壩、隧道等試驗?zāi)Ｐ驮诘鼗町惓两迪碌氖芰?。大型模型試驗的試驗周期長，費用高，不適合一般性的隧道模型試驗研究，且模型不容易控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中隧道模型試驗箱所存在的技術(shù)缺陷，本實用新型提供了一種能模擬地基差異沉降作用、操作精細(xì)且便于控制的隧道模型沉降試驗箱。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：

該隧道模型沉降試驗箱，包括固定在底板5上的支架1以及安裝在支架1上的試驗箱體，所述試驗箱體是由沉降底板2以及設(shè)置在沉降底板2兩側(cè)的可視支撐側(cè)壁4和設(shè)置在沉降底板2兩端的承重支撐側(cè)壁3組成的敞口型箱體結(jié)構(gòu)；

所述沉降底板2的結(jié)構(gòu)是：在底盤2-1上加工有螺孔，螺孔內(nèi)穿插頂升螺栓2-2，通過頂升螺栓2-2與設(shè)置在底盤2-1上方的沉降板2-4連接，在沉降板2-4上鋪設(shè)有土工布2-5。

進(jìn)一步，所述可視支撐側(cè)壁4是由可視支撐架4-1和安裝在可視支撐架4-1內(nèi)側(cè)的玻璃板4-2組成，可視支撐架4-1是框架式結(jié)構(gòu)，透過玻璃板4-2可適時觀察試驗?zāi)Ｐ妥冃巍⒆兾换蛴^測土層沉降。

進(jìn)一步，所述玻璃板4-2的厚度為2～3cm。

進(jìn)一步，所述承重支撐側(cè)壁3是由框架式結(jié)構(gòu)的承重支撐架3-1和設(shè)置在承重支撐架3-1內(nèi)側(cè)的承重鋼板3-2組成。

進(jìn)一步，所述頂升螺栓2-2的底端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)標(biāo)記和扳手2-3，以方便旋轉(zhuǎn)并記錄旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，頂升螺栓2-2的螺距是0.2～0.4mm，最大旋轉(zhuǎn)行程為4～8cm。

進(jìn)一步，所述沉降板2-4是由等邊三角形結(jié)構(gòu)的單板角點之間通過穿插鋼絲鉸接構(gòu)成，頂升螺栓2-2的頂端支撐在鄰接的6個單板的鉸接點上，通過頂升螺栓2-2的升降可以帶動周圍單板差異沉降，模擬真實土體變化。

更進(jìn)一步，所述單板的邊長為10～15cm，厚度為0.6～0.8cm。

進(jìn)一步，所述試驗箱體內(nèi)還可以設(shè)置有墊層和蓋層，墊層鋪設(shè)在土工布2-5上，蓋層鋪設(shè)在試驗?zāi)Ｐ蜕戏健?/p>

本實用新型所提供的隧道模型沉降試驗箱利用頂升螺栓支撐由等邊三角形結(jié)構(gòu)的單板鉸接構(gòu)成的沉降板，通過旋轉(zhuǎn)頂升螺栓的升降，即可控制沉降板的差異沉降，即可真實模擬隧道結(jié)構(gòu)在地層缺陷、基礎(chǔ)施工誤差等作用下的隧道結(jié)構(gòu)自身及接頭的受力情況，并可通過可視支撐側(cè)壁適時觀察試驗?zāi)Ｐ妥冃?、變位或觀測土層沉降，本實用新型的設(shè)計思路簡單，作用機(jī)理明確，試驗操作安全可靠，可以為同類地下結(jié)構(gòu)(特別是盾構(gòu)隧道和沉管隧道)的沉降模型試驗提供良好的技術(shù)支撐，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為實施例1的沉降試驗箱結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的局部I放大圖。

圖3為圖1的立面剖視圖。

圖4為圖3的沉降板2-4的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說明，但是本實用新型不僅限于下述的實施情形。

實施例1

由圖1～3中可知，本實施例的隧道模型沉降試驗箱是由底板5、支架1、沉降底板2、可視支撐側(cè)壁4和承重支撐側(cè)壁3組合構(gòu)成。

其中，支架1是固定在底板5上且用于支撐整個沉降試驗箱的支撐部件，沉降試驗箱安裝在支架1上，本實施例的沉降試驗箱為矩形箱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部尺寸可為2.1m×1.3m×1.6m，是由沉降底板2、可視支撐側(cè)壁4和承重支撐側(cè)壁3組合成一個敞口型箱體結(jié)構(gòu)。沉降底板2水平安裝在支架1上，其是由底盤2-1、頂升螺栓2-2、扳手2-3、沉降板2-4以及土工布2-5組合構(gòu)成，底盤2-1是一個矩形鋼板與支架1焊接為一體，在底盤2-1上加工有螺孔，螺孔內(nèi)穿插直徑為4～6mm的頂升螺栓2-2，頂升螺栓2-2的螺距是0.2～0.4mm，最大旋轉(zhuǎn)行程為4～8cm，在頂升螺栓2-2的底端安裝有扳手2-3，便于旋轉(zhuǎn)頂升螺栓2-2，模擬沉降效果，在頂升螺栓2-2的底端扳手2-3處還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)標(biāo)記，每次旋轉(zhuǎn)記下旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，即可計算出沉降值。在底盤2-1上方安裝有沉降板2-4，使沉降板2-4與底盤2-1之間形成中空式結(jié)構(gòu)。參見圖4，本實施例的沉降板2-4是由邊長為10～15cm的等邊三角形單板在角點之間通過穿插鋼絲鉸接構(gòu)成，沉降板2-4的厚度即單板厚度為0.6～0.8cm，頂升螺栓2-2的頂端正好頂在鄰接的6個單板的鉸接點上，由頂升螺栓2-2的升降帶動支點周圍的6塊單板的沉降，并輻射鄰接的其他單板，從而可真實模擬地基差異沉降。為了防止土體落入底盤2-1腔體內(nèi)，在沉降板2-4上鋪設(shè)有厚度為0.5～1mm左右的厚土工布2-5。

在底盤2-1長度方向的兩側(cè)邊上焊接有可視支撐側(cè)壁4，本實施例的可視支撐側(cè)壁4是由可視支撐架4-1和安裝在可視支撐架4-1內(nèi)側(cè)的玻璃板4-2組成，可視支撐架4-1是由寬為16～20cm、厚為1～2cm鋼板焊接成矩形框架結(jié)構(gòu)，在可視支撐架4-1的內(nèi)側(cè)安裝有玻璃板4-2，玻璃板4-2厚度為2～3cm，方便適時觀察試驗?zāi)Ｐ妥冃?、變位或觀測土層沉降。

在底盤2-1寬度方向的兩端處焊接有承重支撐側(cè)壁3，承重支撐側(cè)壁3由框架式結(jié)構(gòu)的承重支撐架3-1和設(shè)置在承重支撐架3-1內(nèi)側(cè)的承重鋼板3-2組成，承重支撐架3-1與可視支撐架4-1的結(jié)構(gòu)相同，也是由1～2cm厚鋼板焊接成矩形框架結(jié)構(gòu)，主要是起到承接側(cè)向壓力起到支撐的作用即可。

在試驗時，在試驗箱體內(nèi)的試驗?zāi)Ｐ蜕喜亢偷撞烤佋O(shè)有模擬實際土體結(jié)構(gòu)的墊層和蓋層，即墊層鋪設(shè)在土工布2-5上，蓋層鋪設(shè)在試驗?zāi)Ｐ蜕戏健?/p>

本實施例的隧道模型沉降試驗箱既適用于盾構(gòu)模型，也適用于沉管模型，使用時，按照試驗要求在試驗箱體內(nèi)堆填土體，通過旋轉(zhuǎn)頂升螺栓2-2，帶動沉降板2-4差異沉降，能夠真實地模擬試驗?zāi)Ｐ驮诘貙尤毕荨⒒A(chǔ)施工誤差等作用下自身及接頭的受力情況，并可通過可視支撐側(cè)壁4的玻璃板4-2適時觀察試驗?zāi)Ｐ妥冃巍⒆兾换蛴^測土層沉降等情況。

實施例2

本實施例的頂升螺栓2-2可以用小型千斤頂來替換，并可通過與計算機(jī)連接的PLC下位機(jī)控制升降距離。