本实用新型涉及隧道施工实验技术领域，尤其涉及一种用于模拟隧道开挖的可加载三维试验装置。
背景技术：
随着国家经济的高速发展，近年来我国修建了大量隧道。隧道施工技术有了很大的进步，但隧道理论往往与隧道施工存在一定延后，其主要原因是隧道工程是埋于地层之下，地层特性相当复杂，想要完全掌握地层在开挖过程中的全部力学特性具有一定难度。隧道开挖力学过程是隧道衬砌与地层相互作用的过程，利用现有理论去解答其过程难度相当大，因此利用实验监测数据来反推开挖过程的力学性质变得尤为重要。但现场原位实验具有一定难度，且施工现场难于满足。因此，利用模型试验研究隧道开挖过程，是一种低成本，可循环地展现隧道开挖过程力学性质的重要手段。一般隧道模型试验往往为平面应变模型，无法展现三维隧道开挖过程，其数据存在一定局限性。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种用于模拟隧道开挖试验的可加载三维装置，可方便地展现不同埋深条件下隧道开挖过程力学性质；以克服现有技术的不足。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种用于模拟隧道开挖的可加载三维试验装置，包括底座，在底座上四面分别设置前后挡板和左右挡板，且前后挡板和左右挡板围成空间，在空间内填充有相似材料，其中在前、后挡板的外侧均设置有立柱，其中立柱底端固定在底座上，在立柱顶端固定设置有横梁，且横梁横跨在对应立柱上，在横梁中部设置有与横梁垂直的纵梁，在纵梁和相似材料之间设置有千斤顶且该千斤顶固定在纵梁上。
前述的一种用于模拟隧道开挖的可加载三维试验装置中，所述前、后挡板包括钢化玻璃，在钢化玻璃中部设置亚克力板，在钢化玻璃上均匀分布方钢。
前述的一种用于模拟隧道开挖的可加载三维试验装置中，所述左、右挡板由钢化玻璃和方钢组成，且左、右挡板可自由开、闭。
本实用新型的有益效果为：本实用新型的前后固定挡板为装置的观察区域，由方钢管、钢化玻璃及亚克力板组成，可在试验时方便观察隧道开挖后岩层变化，两侧活动钢板门为装置的装卸土门，可方便地提供装土及卸土工作，试验前将两侧门关闭进行填土，试验时提供两侧固定约束，试验后将两侧门打开即可进行方便卸土工作，顶部横梁及纵梁为装置的加载系统固定装置，为前述的千斤顶提供反力；顶部千斤顶为装置的加载系统，在试验时提供顶部压力，可方便地为装置加载，改变受力条件。
附图说明
图1为实用新型的结构正(后)立面图；
图2为实用新型的结构左(右)立面图；
图3为实用新型的结构底座图。
图中：1纵梁；2横梁；3钢化玻璃；4立柱；5方钢；6亚克力板；7底座；8千斤顶；9侧面钢板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
实施例：一种用于模拟隧道开挖的可加载三维试验装置，如附图1-3所示，包括底座7，在底座7上四面分别设置前后挡板和左右挡板，且前后挡板和左右挡板围成空间，在空间内填充有相似材料，其中在前、后挡板的外侧均设置有立柱4，其中立柱4底端固定在底座7上，在立柱4顶端固定设置有横梁2，且横梁2横跨在对应立柱4上，在横梁2中部设置有与横梁2垂直的纵梁1，在纵梁1和相似材料之间设置有千斤顶8且该千斤顶8固定在纵梁1上。
其中前、后挡板包括钢化玻璃3，在钢化玻璃3中部设置亚克力板6，在钢化玻璃3上均匀分布方钢5，该左、右挡板由钢化玻璃3和方钢5组成，且左、右挡板可自由开、闭。
前后挡板由5方钢、3钢化玻璃及6亚克力板组成，可以方便在试验中对试验过程的清晰观察；包括左右挡板，左右挡板由9侧面钢板、5方钢组成，左右挡板均可实现自由开关，方便在试验前装土及试验后卸土工作；包括底座，底座由钢板及方钢组成，为本装置提供底部支撑；包括千斤顶，千斤顶为加载系统，可在试验时方便地改变试验荷载条件；包括横梁、纵梁及立柱，为本装置的千斤顶提供反力支撑。
使用时，将本装置安装在指定场地，场地地面要求平整后可直接将装置放置于平地上；将拌和均匀的相似材料按照落雨法填装在装置内部，并且需要将安装的预埋部件安装到位，填土完成后静置一段时间进行下一步工作；试验时，通过前后挡板观察试验过程中相关变化并记录好试验现象；试验结束后，打开左右侧挡板，进行卸土工作，并将装置清理干净，将相似材料堆放好即可。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
1.一种用于模拟隧道开挖的可加载三维试验装置，包括底座(7)，其特征在于：在底座(7)上四面分别设置前后挡板和左右挡板，且前后挡板和左右挡板围成空间，在空间内填充有相似材料，其中在前、后挡板的外侧均设置有立柱(4)，其中立柱(4)底端固定在底座(7)上，在立柱(4)顶端固定设置有横梁(2)，且横梁(2)横跨在对应立柱(4)上，在横梁(2)中部设置有与横梁(2)垂直的纵梁(1)，在纵梁(1)和相似材料之间设置有千斤顶(8)且该千斤顶(8)固定在纵梁(1)上；所述前、后挡板包括钢化玻璃(3)，在钢化玻璃(3)中部设置亚克力板(6)，在钢化玻璃(3)上均匀分布方钢(5)。
2.根据权利要求1所述的一种用于模拟隧道开挖的可加载三维试验装置，其特征在于：所述左、右挡板由钢化玻璃(3)和方钢(5)组成，且左、右挡板可自由开、闭。
技术总结