(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202123303206.6 (22)申请日 2021.12.24 (73)专利权人 山西大学 地址 030006 山西省太原市坞城路9 2号 (72)发明人 丛璐　戎虎仁　郭智峰　 (74)专利代理 机构 太原申立德知识产权代理事 务所(特殊普通 合伙) 14115 专利代理师 孙乐 (51)Int.Cl. G01N 3/12(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01B 21/32(2006.01) (54)实用新型名称 一种模拟不同工况 下隧道变形的液压装置 (57)摘要 本实用新型提供了一种模拟不同工况下隧 道变形的液压装置， 包括有支座、 外套筒、 柔性内 套筒、 环形可膨胀袋体、 隧道模型筒、 应变片和应 变仪， 外套筒设于支座上， 外套筒前后端口分别 安装底板和盖体， 柔性内套筒位于外套筒内， 隧 道模型筒位于柔性内套筒内， 隧道模 型筒内壁上 安装应变片， 环形可膨胀袋体位于外套筒和柔性 内套筒间腔体内， 环形可膨胀袋体上设注油口和 排气口， 外套筒侧壁上设第一管口和第二管口， 第一管口通过管路连接液压泵， 管路上设液压 表， 应变片与应变仪连接。 本装置能根据需求模 拟出不同的地层构造和不同的隧道围岩压力， 通 过采集内置应力片传感器数据， 分析围岩与隧道 的应力和应变 关系， 进一步究研隧道围压对隧道 收敛变形的影响。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 216978651 U 2022.07.15 CN 216978651 U 1.一种模拟不同工况下隧道变形的液压装置， 其特征在于： 包括有支座(1)、 外套筒 (2)、 柔性内套筒(3)、 环形可膨胀袋体(4)、 隧道模型筒(5)、 应变片(6)和应变仪， 所述外套 筒(2)设于支座(1)上， 所述外套筒(2)的前后端口分别安装有底板(7)和盖体(8)， 所述外套 筒(2)的前后端内壁上均固设有环形板(9)， 所述底板(7)和盖体(8)与对应侧环形板(9)固 定连接， 所述柔性内套筒(3)位于外套筒(2)内， 且所述柔性内套筒(3)两端分别与底板(7) 和盖体(8)紧密接触， 所述隧道模型筒(5)位于柔性内套筒(3)内， 且所述隧道模型筒(5)的 两端与底板(7)和盖体(8)紧密接触， 所述隧道模型筒(5)内壁上安装有若干个应变片(6)， 所述环形可膨胀袋体(4)位于外套筒(2)和柔性内套筒(3)间的腔体内， 所述环形可膨胀袋 体(4)上设有注油口(401)和排气口(402)， 所述外套筒(2)的侧壁上设有可与注油口(401) 连接的第一管口(201)和可与排气口(402)连接的第二管口(202)， 所述第二管口(202)上安 装有用于排气的阀门， 所述第一管口(201)通过管路连接有液压泵(2 4)， 所述液压泵(2 4)外 接有液压源装置， 所述管路上设有液压表(10)， 所述应变片(6)与应变仪通过数据线连接， 所述盖体(8)上设有供 数据线穿出的开口(801)。 2.根据权利要求1所述的一种 模拟不同工况下隧道变形的液压装置， 其特征在于： 还包 括有安装座(11)， 所述安装座(11)上设有转动电机(12)， 所述转动电机(12)的输出端 固定 连接有转轴的一端， 所述转轴的另一端 连接有第一齿轮(13)， 所述底板(7)的外侧面固设有 安装杆(14)， 所述 安装杆(14)上设有可与第一齿轮(13)啮合的第二齿轮(15)。 3.根据权利要求1所述的一种 模拟不同工况下隧道变形的液压装置， 其特征在于： 所述 支座(1)上设有弧形安装槽(16)， 所述弧形安装槽(16)内设有若干个托辊(17)， 所述托辊 (17)用于支撑 外套筒(2)并与外套 筒(2)滚动连接 。 4.根据权利要求1所述的一种 模拟不同工况下隧道变形的液压装置， 其特征在于： 所述 底板(7)和盖体(8)的内侧面上设有环形槽(18)， 所述柔性内套筒(3)的两端位于环形槽 (18)内。 5.根据权利要求1所述的一种 模拟不同工况下隧道变形的液压装置， 其特征在于： 所述 外套筒(2)下方设有限位座(19)， 所述限位座(19)上设有 弧形限位槽(20)， 所述外套筒(2) 上对应弧形限位槽(20)设有限位环(21)， 所述限位环(21)可嵌入弧形限位槽(20)内， 所述 限位环(21)的外弧面与弧形限位槽(20)的底面 不接触。 6.根据权利要求1所述的一种 模拟不同工况下隧道变形的液压装置， 其特征在于： 所述 环形板(9)上开设有若干个螺孔(901)， 对应所述螺孔(901)设有固定螺栓(22)， 所述底板 (7)和盖体(8)上开设有 若干个可 供固定螺栓(22)的螺杆部穿过的穿 孔(23)。 7.根据权利要求1所述的一种 模拟不同工况下隧道变形的液压装置， 其特征在于： 所述 柔性内套筒(3)采用柔 性可变形 材料制成。 8.根据权利要求1所述的一种 模拟不同工况下隧道变形的液压装置， 其特征在于： 所述 环形可膨胀袋 体(4)可以为橡胶气囊。 9.根据权利要求1所述的一种 模拟不同工况下隧道变形的液压装置， 其特征在于： 所述 液压表(10)和应 变仪连接有计算机控制系统。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 216978651 U 2一种模拟不同 工况下隧道变形的液压装 置 技术领域 [0001]本实用新型涉及模型试验技术领域， 尤其涉及一种模拟不同工况下隧道变形的液 压装置。 背景技术 [0002]岩土体在天然条件下处于一定 的初始应力状态， 随着地下硐室的开挖， 原有的应 力场发生了改变， 围岩中各质点 发生卸荷回弹， 使得围岩 应力重新分布， 这个过程会对硐室 的稳定性造成一定影响。 [0003]目前， 根据地质条件的不 同， 隧道可分为两类： 一类是修建在土层中的， 称为土质 隧道； 一类是修建在岩层中的， 成为岩质隧道。 在地质作用较弱的地区， 地层一般呈水平层 状分布， 在这种地层中开挖， 隧道的稳定性较好； 而在地质作用强烈的地区， 地层一般都会 发生偏转， 岩层的原 生构造会与隧道轴线 呈一定的夹角； 此外， 隧道的建设也可能面临构 造 应力的影响。 由于地层结构的复杂性， 隧道的稳定性难以评价， 工程 也会面临一定的难度。 [0004]物理模型试验是当今隧道硐室稳定性研究的重要手段。 目前， 室内模型试验模拟 隧道开挖， 往往局限于均一地层结构， 没有考虑复杂的地层； 并且加载方式都是在 模型顶部 加载， 虽然可以有效的模拟隧道上覆地层在自重应力下 的变形， 但是忽略了隧道底部和两 侧围岩卸荷回弹产生的应力的影响以及构造应力的影响。 实用新型内容 [0005]为解决现有技术的缺点和不足， 本实用新型提供的一种模拟不同工况下隧道变形 的液压装置， 能够根据需求模拟出不同的地层构 造， 并可模拟不同的隧道围岩压力， 通过采 集内置应力片传感器数据， 分析围岩与隧道的应力和应变关系， 进一步究研隧道围压对隧 道收敛变形的影响， 借 此对隧道的稳定性进行分析。 [0006]为实现本实用新型目的而提供的一种模拟不同工况下隧道变形的液压装置， 包括 有支座、 外套筒、 柔性内套筒、 环形可膨胀袋体、 隧道模型筒、 应变片和 应变仪， 所述外套筒 设于支座上， 所述外套筒的前后端口分别安装有底板和盖体， 所述外套筒的前后端内壁上 均固设有环形板， 所述底板和盖体与对应侧环形板固定连接， 所述柔性内套筒位于外套筒 内， 且所述柔性内套筒两端分别与底板和盖体紧密接触， 所述隧道模型筒位于柔性内套筒 内， 且所述隧道模型筒的两端与底板和盖体紧密接触， 所述隧道模型筒内壁上安装有若干 个应变片， 所述环形可膨胀袋体位于外套筒和 柔性内套筒间的腔体内， 所述环形可膨胀袋 体上设有注油口和排气口， 所述外套筒的侧壁上设有 可与注油口连接的第一管口和可与排 气口连接的第二管 口， 所述第二管 口上安装有用于排气的阀门， 所述第一管 口通过管路连 接有液压泵， 所述液压泵外接有 液压源装置， 所述管路上设有 液压表， 所述应变片与应变仪 通过数据线连接， 所述盖体上设有供 数据线穿出的开口。 [0007]作为上述方案的进一步改进， 还包括有安装座， 所述安装座上设有转动电机， 所述 转动电机的输出端固定连接有转轴的一端， 所述转轴的另一端连接有第一齿轮， 所述底板说　明　书 1/4 页 3 CN 216978651 U 3