本发明涉及隧道力学实验装置，具体是指一种考虑地应力作用下模拟列车穿越隧道的实验装置。
背景技术：
1、铁路在运营过程中，列车振动可能导致隧道周围的土层及衬砌结构发生轻微的变形。这种变形是不可逆的，可能逐渐累积最终导致隧道结构的整体变形或失稳。受其振动效应的影响，隧道坍塌灾害时有发生。因此对于隧道失稳过程预测分析不容忽视。然而对隧道围岩进行现场监测难以实现，上方岩土体的应力、位移状况更是不具备观测条件。使用数值模拟的方法也需要实验的验证。因此，搭建相似实验装置是一种可行的研究方式，现有的试验当中多采用模型箱隧道及岩土体、振动系统、地应力保持系统三部分组成，通过各式传感器获取试验过程中变化模式，以记录的数据分析其演化规律，因此，通过搭建考虑地应力作用下模拟列车穿越隧道实验装置，研究列车穿越隧道时围岩及上方岩土体的变形特性等规律，对于隧道的保护-生态环境的保护，以及可持续发展具有重要的意义。目前相似模型装置模拟振动时仍然存在以下缺陷：
2、首先，现阶段相似模型装置模拟振动的方法大多不考虑列车是移动状态的，不能实现模拟列车穿越隧道过程中隧道围岩及上方岩土体的变形特性，其次，在地应力保持装置中，大多只对竖直方向施加压力，然而山体的形状往往是山顶窄，山底宽，现有实验装置不能对多个方向施加力来保持更准确的地应力。
技术实现思路
1、(一)技术问题
2、本发明提供了一种考虑地应力作用下模拟列车穿越隧道的实验装置，目的在于解决传统相似模型未考虑列车的移动效应问题以及地应力保持装置未考虑施加方向的问题。
3、(二)技术内容
4、为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种考虑地应力作用下模拟列车穿越隧道的实验装置，包括模型箱，模型箱由亚克力板拼装固定而成，模型箱底部固定设有底座，模型箱内部设有连通前后侧面的模拟隧道，模拟隧道底面设有轨道路面，模型箱底部设有自下而上向模拟隧道施加压力的底部加压装置，模型箱内部设有自上而下向模拟隧道施加压力的顶部加压装置，模型箱内部填充设有岩土体，所述轨道路面上端面固定设有缓冲组件，所述底座上端面固定设有贯穿模拟隧道的支撑架，支撑架上固定设有传送带装置，传送带装置侧面固定设有振动模拟机构，还包括数据监测系统，所述数据监测系统包括埋设于岩土体内部的若干振弦式土压力计、固定设于模拟隧道外侧面的若干应变片、分布于模型箱外侧的激光测距仪以及与应变片电性连接的应变测量仪，振弦式土压力计、激光测距仪和应变测量仪均用过导线将数据传递给外部数据显示器。
5、进一步地，所述底部加压装置包括固定设于底座上端的液压缸，液压缸的活塞端伸入至模型箱内部的一端固定设有承压底板。
6、进一步地，所述顶部加压装置包括活动设于模型箱内部的承压顶板，承压顶板呈倒v字型，承压顶板上端面固定设有加压气囊。
7、进一步地，所述缓冲组件包括固定设于轨道路面上的若干弹簧，弹簧上端固定设有缓冲板。
8、进一步地，所述支撑架上固定设有滑杆，振动模拟机构包括激振器，激振器通过滑杆滑动设于支撑架上，激振器侧面通过辅助固定杆与传送带装置固定连接，传送带装置带动激振器沿模拟隧道运动，激振器下端驱动端固定设有两个激振头，激振头与缓冲板接触。
9、进一步地，所述加压气囊通过管道连接有空气压缩机，管道上设有调压阀。
10、(三)技术效果
11、本发明与现有技术相比优点在于：
12、本发明利用传送带装置及激振器实现模拟列车穿越隧道过程中隧道围岩及上方土体的应力、位移及振动响应特征，更符合实际工况，解决现有实验装置激振方法不够完善的问题，实现列车的动载荷过程，本发明设有底部加压装置和顶部加压装置，利用液压及气压联合的方法，对多个方向施加力保持更准确的地应力，本发明利用传感器监测了隧道的变形数据，分析得到其变形特性，再与数值模拟结果进行对比，为隧道的支护与坍塌预防提供理论依据。
1.一种考虑地应力作用下模拟列车穿越隧道的实验装置，包括模型箱，模型箱由亚克力板(16)拼装固定而成，模型箱底部固定设有底座(10)，模型箱内部设有连通前后侧面的模拟隧道(6)，模拟隧道(6)底面设有轨道路面(8)，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种考虑地应力作用下模拟列车穿越隧道的实验装置，其特征在于：所述底部加压装置包括固定设于底座(10)上端的液压缸(9)，液压缸(9)的活塞端伸入至模型箱内部的一端固定设有承压底板(12)。
3.根据权利要求1所述的一种考虑地应力作用下模拟列车穿越隧道的实验装置，其特征在于：所述顶部加压装置包括活动设于模型箱内部的承压顶板(14)，承压顶板(14)呈倒v字型，承压顶板(14)上端面固定设有加压气囊(15)。
4.根据权利要求1所述的一种考虑地应力作用下模拟列车穿越隧道的实验装置，其特征在于：所述缓冲组件包括固定设于轨道路面(8)上的若干弹簧(26)，弹簧(26)上端固定设有缓冲板(27)。
5.根据权利要求4所述的一种考虑地应力作用下模拟列车穿越隧道的实验装置，其特征在于：所述支撑架(17)上固定设有滑杆(20)，振动模拟机构包括激振器(13)，激振器(13)通过滑杆(20)滑动设于支撑架(17)上，激振器(13)侧面通过辅助固定杆(21)与传送带装置(7)固定连接，传送带装置(7)带动激振器(13)沿模拟隧道(6)运动，激振器(13)下端驱动端固定设有两个激振头(22)，激振头(22)与缓冲板(27)接触。
6.根据权利要求3所述的一种考虑地应力作用下模拟列车穿越隧道的实验装置，其特征在于：所述加压气囊(15)通过管道(2)连接有空气压缩机(1)，管道(2)上设有调压阀(3)。
