一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的装置

本技术涉及土工作业试验，具体为一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的装置。

背景技术：

1、桩基础是一种承载能力高、适用范围广、历史久远的基础形式。随着城市地铁交通的不断建设发展，地铁运营区域内的建设开发不断涌现外部土工作业环境对既有隧洞影响的情况，这为运营中的地铁安全带来了极大隐患。现阶段对此类近接施工问题的研究大部分集中于数值模拟的方法，少量的现场试验也由于实际条件而限制开展。

2、鉴于原位试验有其难以克服的局限性，而模型试验可以根据其需要设定和控制较精确的边界条件、桩土隧材料特性等，在研究桩土隧相互作用效应时具有针对性和目的性，获取的数据远比原位试验要广泛，还可以用以验证数值模拟。但是，目前市场上这种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的试验装置较少，模拟土工作业环境措施较差，准确度不高，操作不方便，也不能实现理想的试验目的。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于：提供一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的装置，以解决以上缺陷。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的装置，包括中控系统、模拟箱以及安装在模拟箱外侧的支撑框架，所述模拟箱为上端开口的盒状箱体，所述盒状箱体内设置有模拟作业土块，所述模拟作业土块外围四周设置有限位框架组件，所述限位框架组件通过螺栓一固定在盒状箱体上；所述支撑框架上通过纵向丝杆装置和横向丝杆装置安装有液压锤装置，模拟管桩在液压锤装置的作用下能够垂直贯入盒状箱体内的模拟作业土块中；所述盒状箱体前后端设置有作业孔，所述模拟作业土块中安装有pvc或金属材料制成的模拟隧道，所述模拟隧道两端分别贯穿在两作业孔中；所述模拟隧道外壁与作业孔和模拟作业土块的接触面上，以及模拟作业土块与限位框架组件的接触面上，均设置有若干个压力传感器和振动传感器，所述液压锤装置、压力传感器、振动传感器均连接在中控系统上。

4、优选地，所述限位框架组件，包括相互平行的处于同一水平面上的两个横向滑动杆一和两个纵向滑动杆一，两个横向滑动杆一、纵向滑动杆一相互交叉成井字形，且二者的两端均通过螺栓一固定在盒状箱体上，所述横向滑动杆一、纵向滑动杆一的内侧分别安装有横向限位挡板、纵向限位挡板，所述横向限位挡板、纵向限位挡板上均设置有若干个均布的透水孔。

5、优选地，所述横向滑动杆一、纵向滑动杆一下方分别设置有横向滑动杆二、纵向滑动杆一，所述横向滑动杆一、横向滑动杆二上均设置有条形调节孔，所述纵向滑动杆一、纵向滑动杆一分别贯穿在横向滑动杆一、横向滑动杆二的条形调节孔中，且所述横向滑动杆二、纵向滑动杆一的末端均设置有连接支杆并分别连接固定在横向滑动杆一、纵向滑动杆一上。

6、优选地，所述横向滑动杆一、纵向滑动杆一的末端均垂直设置有固定杆，所述固定杆上设置有螺纹固定孔，所述螺栓一贯穿在固定杆的螺纹固定孔中；所述盒状箱体外壁上设置有限位固定槽，所述限位固定槽中设置有塑胶防滑层，所述螺栓一的前端卡合在限位固定槽的塑胶防滑层上。

7、优选地，所述盒状箱体内壁与模拟作业土块之间形成了口子型廊道空间，所述口子型廊道空间中填充有一定深度的水。

8、优选地，所述纵向丝杆装置、横向丝杆装置分别包括有纵向丝杆、横向丝杆，所述纵向丝杆、横向丝杆分别通过电机控制旋转；所述纵向丝杆设置有两个并分别安装在盒状箱体前后侧的支撑框架上，所述纵向丝杆上均设置有两个滚珠滑动底座一；所述横向丝杆设置有两个，且其两端分别固定安装在两个纵向丝杆的滚珠滑动底座一上；两个所述横向丝杆上均设置有滚珠滑动底座二，两个滚珠滑动底座二之间设置有液压锤安装杆，所述液压锤装置安装在液压锤安装杆上。

9、优选地，所述液压锤装置包括有液压锤，所述液压锤能够通过液压控制进行垂直方向的捶打，所述液压锤装置下方的液压锤安装杆下设置有限位模块，所述限位模块前端面设置有垂直方向的限位凹槽，所述液压锤置于限位凹槽中；所述限位模块下安装有两个相对设置的限位卡爪，所述限位卡爪通过电机及中控系统控制进行松紧卡合操作，所述模拟管桩垂直置于两个限位卡爪之间以及限位凹槽内。

10、优选地，所述中控系统上设置有显示屏，所述压力传感器、振动传感器的数据能够通过显示屏进行显示。

11、本实用新型的有益效果在于：

12、本实用新型一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的装置，通过模拟作业土块外围四周设置的限位框架组件来对模拟作业土块进行限位固定，保证模拟作业土块的稳定性；将模拟管桩通过液压锤装置的作用垂直贯入盒状箱体内的模拟作业土块中来模拟现实中常用的锤击沉桩作业，模拟度较高；通过模拟隧道外壁及限位框架组件处设置的若干个压力传感器和振动传感器来监测沉桩作业过程中模拟隧道和装个模拟作业土块外周处受到的压力和振动参数，即可进行并实现模拟隧道的影响度分析。本实用新型一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的装置，结构紧凑，能够较高地实现隧道外部土工作业环境的模拟，影响参数监测准确，操作方便，并能够分析出模拟隧道在外部土工作业下的影响情况，为实际施工提供合理建议。

技术特征：

1.一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的装置，其特征在于，包括中控系统、模拟箱(1)以及安装在模拟箱(1)外侧的支撑框架(2)，所述模拟箱(1)为上端开口的盒状箱体(11)，所述盒状箱体(11)内设置有模拟作业土块(3)，所述模拟作业土块(3)外围四周设置有限位框架组件(4)，所述限位框架组件(4)通过螺栓一(44)固定在盒状箱体(11)上；所述支撑框架(2)上通过纵向丝杆装置和横向丝杆装置安装有液压锤装置(6)，模拟管桩(8)在液压锤装置(6)的作用下能够垂直贯入盒状箱体(11)内的模拟作业土块(3)中；所述盒状箱体(11)前后端设置有作业孔(12)，所述模拟作业土块(3)中安装有pvc或金属材料制成的模拟隧道(5)，所述模拟隧道(5)两端分别贯穿在两作业孔(12)中；所述模拟隧道(5)外壁与作业孔(12)和模拟作业土块(3)的接触面上，以及模拟作业土块(3)与限位框架组件(4)的接触面上，均设置有若干个压力传感器和振动传感器，所述液压锤装置(6)、压力传感器、振动传感器均连接在中控系统上。

2.根据权利要求1所述一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的装置，其特征在于，所述限位框架组件(4)，包括相互平行的处于同一水平面上的两个横向滑动杆一(41)和两个纵向滑动杆一(46)，两个横向滑动杆一(41)、纵向滑动杆一(46)相互交叉成井字形，且二者的两端均通过螺栓一(44)固定在盒状箱体(11)上，所述横向滑动杆一(41)、纵向滑动杆一(46)的内侧分别安装有横向限位挡板(45)、纵向限位挡板(48)，所述横向限位挡板(45)、纵向限位挡板(48)上均设置有若干个均布的透水孔。

3.根据权利要求2所述一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的装置，其特征在于，所述横向滑动杆一(41)、纵向滑动杆一(46)下方分别设置有横向滑动杆二(42)、纵向滑动杆二(47)，所述横向滑动杆一(41)、横向滑动杆二(42)上均设置有条形调节孔(412)，所述纵向滑动杆一(46)、纵向滑动杆二(47)分别贯穿在横向滑动杆一(41)、横向滑动杆二(42)的条形调节孔(412)中，且所述横向滑动杆二(42)、纵向滑动杆二(47)的末端均设置有连接支杆(411)并分别连接固定在横向滑动杆一(41)、纵向滑动杆一(46)上。

4.根据权利要求2所述一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的装置，其特征在于，所述横向滑动杆一(41)、纵向滑动杆一(46)的末端均垂直设置有固定杆(43)，所述固定杆(43)上设置有螺纹固定孔，所述螺栓一(44)贯穿在固定杆(43)的螺纹固定孔中；所述盒状箱体(11)外壁上设置有限位固定槽(13)，所述限位固定槽(13)中设置有塑胶防滑层，所述螺栓一(44)的前端卡合在限位固定槽(13)的塑胶防滑层上。

5.根据权利要求1所述一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的装置，其特征在于，所述盒状箱体(11)内壁与模拟作业土块(3)之间形成了口子型廊道空间(10)，所述口子型廊道空间(10)中填充有一定深度的水。

6.根据权利要求1所述一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的装置，其特征在于，所述纵向丝杆装置、横向丝杆装置分别包括有纵向丝杆(22)、横向丝杆(24)，所述纵向丝杆(22)、横向丝杆(24)分别通过电机控制旋转；所述纵向丝杆(22)设置有两个并分别安装在盒状箱体(11)前后侧的支撑框架(2)上，所述纵向丝杆(22)上均设置有两个滚珠滑动底座一(23)；所述横向丝杆(24)设置有两个，且其两端分别固定安装在两个纵向丝杆(22)的滚珠滑动底座一(23)上；两个所述横向丝杆(24)上均设置有滚珠滑动底座二(25)，两个滚珠滑动底座二(25)之间设置有液压锤安装杆(26)，所述液压锤装置(6)安装在液压锤安装杆(26)上。

7.根据权利要求6所述一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的装置，其特征在于，所述液压锤装置(6)包括有液压锤(61)，所述液压锤(61)能够通过液压控制进行垂直方向的捶打，所述液压锤装置(6)下方的液压锤安装杆(26)下设置有限位模块(7)，所述限位模块(7)前端面设置有垂直方向的限位凹槽(71)，所述液压锤(61)置于限位凹槽(71)中；所述限位模块(7)下安装有两个相对设置的限位卡爪(72)，所述限位卡爪(72)通过电机及中控系统控制进行松紧卡合操作，所述模拟管桩(8)垂直置于两个限位卡爪(72)之间以及限位凹槽(71)内。

8.根据权利要求1所述一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的装置，其特征在于，所述中控系统上设置有显示屏，所述压力传感器、振动传感器的数据能够通过显示屏进行显示。

技术总结本技术公开了一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的试验装置，包括中控系统、模拟箱及支撑框架，模拟箱内设有模拟作业土块，模拟作业土块中安装有模拟隧道,模拟作业土块外围设有限位框架组件；支撑框架上安装有液压锤装置，模拟管桩在液压锤装置作用下能够贯入模拟作业土块中,模拟隧道外壁及限位框架组件上均设置有若干个压力传感器和振动传感器，液压锤装置、压力传感器、振动传感器均连接在中控系统上。本技术一种模拟外部土工作业环境对既有隧洞影响的试验装置，结构紧凑，能够较高地实现隧道外部土工作业环境的模拟，影响参数监测准确，操作方便，并能够分析出模拟隧道在外部土工作业下的影响情况，为实际施工提供合理建议。技术研发人员：项阳,赵昊磊,马晶晶,耿宁宁,汪亦显,陈金龙,李娴,许敏,卢斌斌,郭盼盼,安然受保护的技术使用者：合肥工业大学技术研发日：20230512技术公布日：2024/6/5