一种可调式隧道模型试验装置的制作方法

本实用新型涉及隧道工程领域，特别涉及一种可调式隧道模型试验装置。

背景技术：

近年来，随着我国经济、交通建设行业的飞速发展以及科学技术的不断创新，隧道建设的形式也多种多样，如浅埋隧道、小净距隧道、偏压隧道、连拱隧道等。在我国公路隧道、铁路隧道里程持续增长的同时，城市轨道交通、水下隧道、市政管道等隧道建设也得到了迅速发展。前期的研究对隧道选线方案具有十分重要的意义，目前，除了理论分析、数值模拟等方法外，模型试验方法已成为一种重要的研究手段。

模型试验是利用相似原理制作的缩尺模型代替实物，并将试验所得研究成果应用于实际工程，具有降低成本、操作方便的优点。试验模型的制备对试验结果起着决定性的影响，现有的隧道模型装置所采用的结构都是固定的，没办法进行调节。例如，一项申请号为201810423416.2、发明名称为一种模拟非对称小净距隧道开挖过程的大型试验装置的中国专利申请，其包括以下步骤：(1)模型箱装配。(2)侧向加载系统安装。(3)均匀地层材料(砂土)填筑。(4)安装非对称小净距隧道开挖系统。(5)土压力及土体位移监测系统植入。(6)顶部加载系统安装。(7)隧道开挖与数据采集。它虽然可以模拟非对称隧道的开挖过程，并能采集数据，但是该种装置结构固定，不能调节隧道净距、坡度等，只能针对某种具体情况下隧道的开挖过程分析。

对于临近既有线施工隧道线路的选定需要优化隧道埋深、隧道净距、隧道走势(线路纵向倾角)等参数，现有的隧道模型装置由于结构是固定无法调节的，因此所需多种不同情况的模型装置，这无疑使得经济成本大大增加。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可调式隧道模型试验装置，从而克服现有的隧道模型试验装置的结构是固定的，从而无法根据不同的情况进行相应的调节的缺点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种可调式隧道模型试验装置，其中，包括：模型箱，其设置有一上端开口的腔室；固定管，其固定设置在所述腔室的右部，该固定管用于模拟既有隧道；升降机构，所述腔室的左部的正面和背面各以能够左右移动的方式设置有一个该升降机构；活动管，其两端各以能够拆卸的方式设置于一个所述升降机构上；该活动管用于模拟在建隧道；气囊，所述活动管内填充有该气囊。

优选地，上述技术方案中，所述升降机构包括：套环，两个该套环左右相对分布地设置于所述腔室的左部的上侧；转轴，其活动穿过两个所述套环，以使该转轴能够左右移动和转动；以及铝片，其卷绕于所述转轴的中部，且该铝片的下端设置有一个用于托设所述活动管的通孔。

优选地，上述技术方案中，所述转轴的左端设置有一个手柄。

优选地，上述技术方案中，所述模型箱通过铝板拼接而成。

优选地，上述技术方案中，所述固定管和所述活动管均为pvc管。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型的升降机构能够左右移动，且升降机构能够控制活动管的端部的高度，通过两个升降机构便能分开调整活动管的两端的高度和左右位置，便可以模拟在建隧道和既有隧道之间的不同净距、在建隧道的不同埋深和在建隧道的坡度，从而提高模型试验装置的适用性，节约模型试验的成本。

2、本实用新型的升降机构通过转轴的左右移动和转轴的转动来调整活动管的左右位置和高度，其结构简单，调整方便。

附图说明

图1是根据本实用新型可调式隧道模型试验装置的主视图；

图2是根据本实用新型的升降机构的侧视图；

图3是根据本实用新型可调式隧道模型试验装置在进行模拟试验时的结构示意图。

主要附图标记说明：

1-模型箱，2-腔室，3-固定管，4-活动管，5-套环，6-转轴，7-铝片，8-手柄，9-风压机，10-应变片，11-位移计，12-应变仪，13-电脑。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1至图3显示了根据本实用新型优选实施方式的一种可调式隧道模型试验装置的结构示意图，该可调式隧道模型试验装置包括模型箱1、固定管3、升降机构、活动管4以及气囊。参考图1，模型箱1设置有一上端开口的腔室2，在模拟试验时，需要从腔室的上端进行砂土填充。可选的，模型箱1通过铝板拼接而成，其呈立方体状。固定管3固定设置在腔室2的右部，固定管3用于模拟既有隧道。可以在模型箱1的右端的正面壁体和背面壁体上各设置一个安装孔，固定管3穿插在两个安装孔之间，其位置不会改变。

继续参考图1，腔室2的左部的正面和背面各以能够左右移动的方式设置有一个升降机构，活动管4的两端各以能够拆卸的方式设置于一个升降机构上，活动管4用于模拟在建隧道。两个升降机构可以通过控制活动管4的两端升降来调整活动管4的高度和前后倾斜角度，还可以通过两个升降机构的左右移动来调整活动管4与固定管3之间的距离。参考图1和图2，优选地，升降机构包括套环5、转轴6以及铝片7，两个套环5左右相对分布地设置于腔室2的左部的上侧，可以使其中一个套环5但于腔室2的左上端，另一个套环5位于腔到2的中部的上端。转轴6活动穿过两个套环5，以使转轴6能够左右移动和转动，在移动转轴6时，为避免转轴6的端部脱离套环5，可以使转轴的端部设置有大于套环5的挡块。另外，为方便保持转轴6的位置，还可以设置锁紧机构来把调整好位置的转轴6进行锁紧，需要重新调整时再松开锁紧机构。优选地，转轴6的左端设置有一个手柄8，以方便对转轴6进行移动和转动。可以使转轴的左端穿出于模型箱1的左侧，从而使手柄8位于模型箱1之外，以方便操作。铝片7卷绕于转轴6的中部，且铝片7的下端设置有一个用于托设活动管4的通孔，转轴6通过正反转来收卷或放下铝片7，便能调整活动管4的高度。活动管4的前端穿插于位于正面的升降机构的铝片7的通孔上，后端穿插于位于背面的升降机构的铝片7的通孔上。本实用新型的升降机构通过转轴6的左右移动和转轴6的转动来调整活动管4的左右位置和高度，其结构简单，调整方便。

活动管4内填充有该气囊，气囊放入到活动管4内后，需充气达到设定气压，模拟试验时，对气囊进行放气，便能模拟隧道开挖过程。优选地，固定管3和活动管4均为pvc管，在砂土填埋完成后，把活动管4抽出，并使气囊保护在砂土内，便可进行模拟试验。也可以使活动管4为软管，从而在模拟试验时，不需要抽出活动管4。

参考图3，本实用新型的可调式隧道模型试验装置的试验过程为：

(1)装配好模型箱1、固定管3、升降机构和活动管4，固定管3位置保持不变，以模拟既有隧道；

(2)通过两个升降机构调整活动管4的位置，活动管4用于模拟在建隧道，根据试验需要，使活动管4与固定管3之间的位置关系满足试验的在建隧道和既有隧道之间的净距、在建隧道的埋深和在建隧道的坡度要求；并在活动管4和固定管3的周壁安放应变片10，应变片10与应变仪12连接，应变仪12再与电脑13配合，以实现监测、统计和分析。

(3)砂土填充，覆盖活动管4和固定管3，并使模型箱1的腔室2内的土质情况与实际地质情况相似；并在砂土的上部安放位移计11，位移计11也与电脑13连接；

(4)气囊放入活动管4内并充气达到设定压力值，再抽离活动管4，气囊通过气压控制装置来控制其内部气压。可以通过风压机9对气囊进行充气，且气囊配设有放气阀；

(5)气囊卸压，以模拟隧道卸载开挖过程；

(6)数据采集、统计和分析。

本实用新型的升降机构能够左右移动，且升降机构能够控制活动管4的端部的高度，通过两个升降机构便能分开调整活动管4的两端的高度和左右位置，便可以模拟在建隧道和既有隧道之间的不同净距、在建隧道的不同埋深和在建隧道的坡度，从而能够提高模型试验装置的适用性，并节约模型试验的成本。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。