【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于巖土工程，特別涉及一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置及方法。
技術(shù)介紹
1、隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市人口的劇增，導(dǎo)致人口密度和城市建筑密度越來越大，地面可用面積逐漸減小，因此地下空間的利用受到起來越多人的關(guān)注；地下結(jié)構(gòu)例如地鐵、隧道及地下綜合管廊等地下結(jié)構(gòu)可以充分利用城市地下空間，促進(jìn)城市的集約高效和轉(zhuǎn)型發(fā)展，進(jìn)而受到廣泛關(guān)注。
2、然而，地下結(jié)構(gòu)在顯著提升城市空間利用率的同時(shí)，其建設(shè)過程中不可避免的會經(jīng)過如斷裂帶或地裂縫帶等復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境；近年來，由于地震和斷層或地裂縫錯(cuò)動作用，導(dǎo)致跨活動斷裂帶或地裂縫帶地下結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的災(zāi)害屢見不鮮；因此，如何保證復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的地下結(jié)構(gòu)安全成為亟待解決的難題。
3、目前，常用的斷層或地裂縫工況下地下結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)的設(shè)備大多采用剛性土箱或?qū)訝罴羟邢洌黄渲?，剛性土箱由于?nèi)部土體不能發(fā)生剪切變形，故只能用于模擬斷層或地裂縫錯(cuò)動條件下地下結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)；而層狀剪切箱雖然可以模擬地震情況下其內(nèi)部土體的剪切變形，從而用于探究斷層或地裂縫條件下地下結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，但由于其結(jié)構(gòu)構(gòu)造無法直接通過其模擬斷層或地裂縫的錯(cuò)動效果；而斷層或地裂縫錯(cuò)動和地震共同作用下的模型試驗(yàn)研究對進(jìn)一步了解地下結(jié)構(gòu)在斷層或地裂縫錯(cuò)動和地震共同作用下的力學(xué)響應(yīng)尤為重要；因此，現(xiàn)有的地下結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)設(shè)備無法對現(xiàn)有地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行真實(shí)模擬，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果誤差較大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：
3、本專利技術(shù)提供了一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置，包括層狀剪切箱、上盤承重底座、上盤承重板及千斤頂；所述層狀剪切箱放置在振動試驗(yàn)臺上，所述層狀剪切箱內(nèi)設(shè)置有模擬土體；其中，所述模擬土體內(nèi)預(yù)先放置有地下結(jié)構(gòu)模型；
4、所述上盤承重底座設(shè)置在所述層狀剪切箱內(nèi)，并置于所述模擬土體的上盤底部；所述上盤承重板水平鋪設(shè)在所述上盤承重底座的頂面，所述上盤承重板的頂面與所述模擬土體的上盤底部接觸；所述千斤頂豎向設(shè)置在所述上盤承重底座內(nèi)，用于對所述上盤承重板施加豎直方向的荷載。
5、進(jìn)一步的，所述上盤承重底座包括矩形鋼板框、四個(gè)擋板條及方形承重座；
6、所述矩形鋼板框豎向設(shè)置在所述層狀剪切箱的內(nèi)部，并置于所述模擬土體的上盤底部；其中，所述矩形鋼板框的第一端板與所述層狀剪切箱的第一端部緊貼設(shè)置，所述矩形鋼板框的兩個(gè)側(cè)板分別與所述層狀剪切箱的兩個(gè)側(cè)部緊貼設(shè)置；所述方形承重座豎向設(shè)置在所述矩形鋼板框的內(nèi)部中心，所述上盤承重板水平設(shè)置在所述矩形鋼板框的頂部；
7、四個(gè)所述擋板條與所述矩形鋼板框的第一端板均平行設(shè)置，四個(gè)所述擋板條間隔設(shè)置在所述矩形鋼板框的內(nèi)部；其中兩個(gè)所述擋板條位于所述方形承重座的一側(cè)，另外兩個(gè)所述擋板條位于所述方形承重座的另一側(cè)。
8、進(jìn)一步的，所述千斤頂?shù)膫€(gè)數(shù)為四個(gè)，四個(gè)所述千斤頂均豎向設(shè)置且呈矩形陣列分布在所述矩形鋼板框的內(nèi)部；其中兩個(gè)所述千斤頂間隔設(shè)置在其中兩個(gè)所述擋板條之間，另外兩個(gè)所述千斤頂間隔設(shè)置在另外兩個(gè)所述擋板條之間。
9、進(jìn)一步的，所述上盤承重底座還包括限位立板；所述限位立板豎向設(shè)置在所述矩形鋼板框的第二端板側(cè)邊，并沿所述矩形鋼板框的第二端板的長度方向設(shè)置；其中，所述限位立板的高度大于所述矩形鋼板框的第二端板的高度；所述上盤承重板的第一端靠近所述層狀剪切箱的第一端部設(shè)置，所述上盤承重板的第二端靠近所述限位立板的內(nèi)壁一側(cè)設(shè)置。
10、進(jìn)一步的，還包括臨時(shí)承重架；所述臨時(shí)承重架水平設(shè)置在所述矩形鋼板框與所述上盤承重板之間；其中，所述臨時(shí)承重架用于在所述模擬土體填筑階段對所述模擬土體進(jìn)行臨時(shí)支撐。
11、進(jìn)一步的，所述層狀剪切箱包括若干矩形鋼框架；若干矩形鋼框架上下疊合，且相鄰兩個(gè)所述矩形鋼框架之間采用滑軌連接在一起。
12、進(jìn)一步的，所述臨時(shí)承重架包括第一鋼板長條、第二鋼板長條、第一螺紋桿及第二螺紋桿；
13、所述第一鋼板長條水平設(shè)置在所述矩形鋼板框的第一端板頂部，并置于所述上盤承重板的第一端底面下方；所述第一螺紋桿水平設(shè)置在所述第一鋼板長條的側(cè)邊，并靠近所述矩形鋼板框的中心一側(cè)設(shè)置；其中，所述第一螺紋桿的兩端通過所述層狀剪切箱的其中兩個(gè)矩形鋼框架之間的縫隙并延伸至所述層狀剪切箱的側(cè)部外側(cè)；
14、所述第二鋼板長條水平設(shè)置在所述矩形鋼板框的第二端板頂部，并置于所述上盤承重板的第二端底面下方；所述第二螺紋桿水平設(shè)置在所述第二鋼板長條的側(cè)邊，并靠近所述矩形鋼板框的中心一側(cè)設(shè)置；其中，所述第二螺紋桿的兩端通過所述層狀剪切箱的其中兩個(gè)矩形鋼框架之間的縫隙并延伸至所述層狀剪切箱的側(cè)部外側(cè)。
15、進(jìn)一步的，所述臨時(shí)承重架還包第三螺紋桿、第四螺紋桿及臨時(shí)底座；
16、所述臨時(shí)底座設(shè)置在所述方形承重座的頂部，所述第三螺紋桿和所述第四螺紋桿對稱設(shè)置在所述臨時(shí)底座的兩側(cè)；其中，所述第三螺紋桿和所述第四螺紋桿均與所述第一鋼板長條平行，所述第三螺紋桿的兩端通過所述層狀剪切箱的其中兩個(gè)矩形鋼框架之間的縫隙并延伸至所述層狀剪切箱的側(cè)部外側(cè)，所述第四螺紋桿的兩端通過所述層狀剪切箱的其中兩個(gè)矩形鋼框架之間的縫隙并延伸至所述層狀剪切箱的側(cè)部外側(cè)。
17、進(jìn)一步的，所述臨時(shí)承重架還包括第一鋼板短條和第二鋼板短條；
18、所述第一鋼板短條設(shè)置在所述矩形鋼板框的第一側(cè)邊頂部，并置于所述上盤承重板的第一側(cè)底面下方；其中，所述第一鋼板短條沿所述矩形鋼板框的第一側(cè)邊方向設(shè)置，并位于所述第三螺紋桿的第一端和所述第四螺紋桿的第一端之間；
19、所述第二鋼板短條設(shè)置在所述矩形鋼板框的第二側(cè)邊頂部，并置于所述上盤承重板的第二側(cè)底面下方；其中，所述第二鋼板短條沿所述矩形鋼板框的第二側(cè)邊方向設(shè)置，并位于所述第三螺紋桿的第二端和所述第四螺紋桿的第二端之間。
20、本專利技術(shù)還提供了一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用下的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法，利用所述的用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用下的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法；
21、其中，所述地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法，包括：
22、將層狀剪切箱放置在振動試驗(yàn)臺上，并將上盤承重底座放置在所述層狀剪切箱的內(nèi)部；之后，將千斤頂布設(shè)在所述上盤承重底座內(nèi)；接著，在所述上盤承重底座的頂部鋪設(shè)上盤承重板；至此，完成所述地下試驗(yàn)裝置的組裝；
23、在所述層狀剪切箱內(nèi)進(jìn)行填土作業(yè)，以形成模擬土體；
24、控制所述千斤頂和所述振動試驗(yàn)臺按照預(yù)設(shè)的試驗(yàn)流程工作，并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)；其中，通過所述千斤頂對所述上盤承重板施加豎向方向的荷載，以模擬斷層的錯(cuò)動作用；通過所述振動試驗(yàn)臺對所述層狀剪切箱施加振動荷載，以模擬地震作用。
25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括層狀剪切箱（1）、上盤承重底座（2）、上盤承重板（4）及千斤頂；所述層狀剪切箱（1）放置在振動試驗(yàn)臺上，所述層狀剪切箱（1）內(nèi)設(shè)置有模擬土體；其中，所述模擬土體內(nèi)預(yù)先放置有地下結(jié)構(gòu)模型；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述上盤承重底座（2）包括矩形鋼板框（21）、四個(gè)擋板條（22）及方形承重座（23）；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述千斤頂?shù)膫€(gè)數(shù)為四個(gè)，四個(gè)所述千斤頂均豎向設(shè)置且呈矩形陣列分布在所述矩形鋼板框（21）的內(nèi)部；其中兩個(gè)所述千斤頂間隔設(shè)置在其中兩個(gè)所述擋板條（22）之間，另外兩個(gè)所述千斤頂間隔設(shè)置在另外兩個(gè)所述擋板條（22）之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述上盤承重底座（2）還包括限位立板（24）；所述限位立板（24）豎向設(shè)置在所述矩形鋼板框（21）的第二端板側(cè)邊，并沿所述矩形鋼板框（2
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括臨時(shí)承重架（3）；所述臨時(shí)承重架（3）水平設(shè)置在所述矩形鋼板框（21）與所述上盤承重板（4）之間；其中，所述臨時(shí)承重架（3）用于在所述模擬土體填筑階段對所述模擬土體進(jìn)行臨時(shí)支撐。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述層狀剪切箱（1）包括若干矩形鋼框架（11）；若干矩形鋼框架（11）上下疊合，且相鄰兩個(gè)所述矩形鋼框架（11）之間采用滑軌連接在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述臨時(shí)承重架（3）包括第一鋼板長條（31）、第二鋼板長條（32）、第一螺紋桿（33）及第二螺紋桿（34）；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述臨時(shí)承重架（3）還包第三螺紋桿（35）、第四螺紋桿（36）及臨時(shí)底座（39）；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述臨時(shí)承重架（3）還包括第一鋼板短條（37）和第二鋼板短條（38）；
10.一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法，其特征在于，利用如權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括層狀剪切箱（1）、上盤承重底座（2）、上盤承重板（4）及千斤頂；所述層狀剪切箱（1）放置在振動試驗(yàn)臺上，所述層狀剪切箱（1）內(nèi)設(shè)置有模擬土體；其中，所述模擬土體內(nèi)預(yù)先放置有地下結(jié)構(gòu)模型；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述上盤承重底座（2）包括矩形鋼板框（21）、四個(gè)擋板條（22）及方形承重座（23）；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述千斤頂?shù)膫€(gè)數(shù)為四個(gè)，四個(gè)所述千斤頂均豎向設(shè)置且呈矩形陣列分布在所述矩形鋼板框（21）的內(nèi)部；其中兩個(gè)所述千斤頂間隔設(shè)置在其中兩個(gè)所述擋板條（22）之間，另外兩個(gè)所述千斤頂間隔設(shè)置在另外兩個(gè)所述擋板條（22）之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于模擬錯(cuò)動-地震耦合作用的地下結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述上盤承重底座（2）還包括限位立板（24）；所述限位立板（24）豎向設(shè)置在所述矩形鋼板框（21）的第二端板側(cè)邊，并沿所述矩形鋼板框（21）的第二端板的長度方向設(shè)置；其中，所述限位立板（24）的高度大于所述矩形鋼板框（21）的第二端板的高度；所述上盤承重板（4）的第一端靠近所述層狀剪切箱（1）的第一端部設(shè)置，所述上盤承重板（4）的第二端靠近所述限位立板（24）的內(nèi)壁一側(cè)設(shè)置。
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳軒，吳亞偉，熊仲明，唐佑，陳幟，盛之康，
申請(專利權(quán))人：西安建筑科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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