本發明涉及淺埋暗挖隧道地層變形試驗系統領域，旨在提供一種運營公路下淺埋暗挖隧道地層變形試驗系統。該種淺埋暗挖下穿公路隧道在交通荷載作用下的地層變形試驗系統包括公路隧道模擬系統、交通荷載模擬系統、監測系統。本發明能用伺服加載裝置模擬淺埋暗挖下穿公路隧道上方的交通荷載，通過設置不同大小、頻率的豎向簡諧荷載組合，監測地表沉降變化、圍巖接觸應力變化、測點土顆粒的加速度和位移變化，來研究地表沉降規律和圍巖擾動規律，進而優化初期支護加固參數，實現指導設計與施工。

技術領域

本發明是關于淺埋暗挖隧道地層變形試驗系統領域，特別涉及一種運營公路下淺埋暗挖隧道地層變形試驗系統。

背景技術

淺埋暗挖法具有開工快、對地面交通影響小等優點，目前已廣泛應用于國內外的隧道開挖工程中。對于采用淺埋暗挖法施工的下穿公路式隧道，由于隧道埋深較淺，因此路面交通荷載對隧道的影響較大，容易引起隧道結構的變形破壞。這一問題已經受到了學術界和工程界的普遍關注。

路面交通荷載的影響主要體現在地面沉降和圍巖擾動兩方面，其中地面沉降可以通過儀器直接觀測，而圍巖擾動則需要通過各個測點土顆粒的位移、加速度、圍巖接觸應力等來體現，比較具有代表性的測點為拱頂和兩側拱腰的位置，隧道結構的破壞往往也最先發生在這幾個位置。另外，初次襯砌的破壞一般發生在二次襯砌之前，因此，研究隧道結構在不同交通荷載情況下的破壞規律時，只要考慮初次襯砌的破壞情況。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供一種通過伺服加載裝置產生不同頻率、大小的豎向荷載來模擬不同交通荷載工況，監測在路面交通荷載作用下地表沉降情況和圍巖擾動情況的實驗裝置。為解決上述問題，本發明的解決方案是：提供一種運營公路下淺埋暗挖隧道地層變形試驗系統，能利用土樣研究地層變形試驗，所述地層變形試驗系統包括公路隧道模擬系統、交通荷載模擬系統、監測系統。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種運營公路下淺埋暗挖隧道地層變形試驗系統，所述地層變形試驗系統包括公路隧道模擬系統、交通荷載模擬系統、監測系統；

所述公路隧道模擬系統包括模型槽、隧道模型，隧道模型布置在模型槽內，且模型槽內部的剩余空間填充有土樣；所述隧道模型為由鋼筋網和混凝土襯砌構成的圓筒形模型，混凝土襯砌中具有沿軸向布置的多個網構鋼拱架，相鄰的網構鋼拱架之間通過鋼筋拉桿相連；

每個網構鋼拱架所在截面為一測試面，每個測試面內的拱頂及兩側拱腰位置均有沿隧道模型徑向布置的一個LVDT位移傳感器、一個壓力盒和一個加速度傳感器，所述LVDT位移傳感器設置在混凝土襯砌的內壁上，所述壓力盒和加速度傳感器均埋設于混凝土襯砌中，且位于網構鋼拱架內側；

土樣頂面布置有伺服加載裝置和多個LVDT位移傳感器，其中LVDT位移傳感器分為兩列沿隧道模型中心軸對稱布設，伺服加載裝置位于土樣頂面的正中位置；

伺服加載裝置構成所述交通荷載模擬系統，LVDT位移傳感器、壓力盒和加速度傳感器構成所述監測系統。

進一步地，所述網構鋼拱架沿隧道模型徑向的截面是邊長為0.1倍隧道直徑的矩形，相鄰網構鋼拱架的間距為0.4倍隧道直徑，且在相鄰兩鋼拱架之間，沿鋼拱架周邊均勻焊接根細鋼筋拉桿進行縱向連接加固。

進一步地，網構鋼拱架與鋼筋網之間的間距為0.05倍隧道直徑，網構鋼拱架內側的混凝土襯砌的厚度為0.2倍隧道直徑。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明能用伺服加載裝置模擬淺埋暗挖下穿公路隧道上方的交通荷載，通過設置不同大小、頻率的豎向簡諧荷載組合，監測地表沉降變化、圍巖接觸應力變化、測點土顆粒的加速度和位移變化，來研究地表沉降規律和圍巖擾動規律，進而優化初期支護加固參數，實現指導設計與施工。

附圖說明

圖1為本發明中隧道模型的側剖面圖。