一种多角度穿越活动性断层隧道地震振动台模型试验箱的制作方法

1.本实用新型涉及模型箱技术领域，具体涉及一种多角度穿越活动性断层隧道地震振动台模型试验箱。


背景技术：

2.我国尤其是西部地区多是山区，受板块挤压影响，形成众多的构造断裂带，地震频发。随着西部大开发建设战略的实施和推进，在我国西部艰险山区规划和建设的高速铁路、公路越来越多。由于线路走向和地形条件限制，有大量的隧道将不可避免的穿越活动性断裂地带，为隧道的建设带来极大风险和困难，开展穿越强震区活动断层隧道结构受力研究具有重要的理论和工程意义。
3.通常对隧道穿越断层受力的试验研究，是利用模型试验箱进行，断层的走向与隧道轴向垂直，这种模型箱只能模拟隧道与断层垂直正交条件下的正断或逆断情况，不能模拟水平走滑断层情况，并且现有模型与实际工程有较大差别，很多隧道的轴线与断层并不是90
°
正交，有些还是小角度相交，这与正交受力情况完全不同，使得试验结果的参考价值大打折扣。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种多角度穿越活动性断层隧道地震振动台模型试验箱，以解决现有隧道受力试验模型无法同时模拟断层水平走滑、正断以及逆断的隧道受力情况的问题。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种多角度穿越活动性断层隧道地震振动台模型试验箱，包括：长方体形状的试验箱以及可拆卸的设置在试验箱中的隧道模型，试验箱包括：相对设置的第一箱体和第二箱体，第一箱体和第二箱体分别包括：上下相对设置的底板和顶板以及设置在顶板和底板之间并依次连接的第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧板，第一箱体和第二箱体对应的第一侧板相对重合设置，第一侧板与对应的底板、第二侧板以及第四侧板均倾斜设置，并且第二侧板的长度大于第四侧板的长度；第二侧板、第三侧板以及第四侧板上分别设有通孔，第一箱体/第二箱体对应的顶板、第二侧板以及第四侧板上分别设有动力装置，底板的下端分别设有升降平台。
7.该试验箱整体为长方体结构，试验箱中设有可拆卸的隧道模型，隧道模型水平设置，用于模拟隧道结构，实验室，箱体中填充土壤。试验箱包括两个相对设置的箱体，两个相对设置的箱体通过动力装置可以在不同方向产生错位，根据实验需求使两个箱体在不同的方向(横向和纵向)产生错位后，再将试验箱整体放置在地震振动台上，从而可以进行地震模拟实验。第一箱体和第二箱体的横截面为等腰直角梯形，并且第一侧板与底板倾斜设置，从而使底板以及第二侧板以及第四侧板处的断层线与隧道轴线呈非正交状态，从而可以更好的模拟实际情况，第一侧板、第二侧板以及第三侧板上分别设有通孔，隧道模型中间穿过
第一侧板的通孔，两端分别设置第一箱体和第二箱体相对侧板的通孔中，从而实现隧道模型的固定。
8.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，顶板可拆卸的设置在第一侧板、第二侧板、第三侧板以及第四侧板的上端。
9.顶板设置成可拆卸的结构，便于从顶部向箱体中填土。
10.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，动力装置采用多个千斤顶。
11.动力装置用于推动箱体使两个箱体产生错位，采用千斤顶，推力稳定，
12.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，多个千斤顶设置在反力架上，反力架包括：两个竖直相对设置的支架以及设置在两个支架顶端且水平设置的横梁，与支架对应的千斤顶的动力作用在第二侧板和第四侧板上，与横梁对应千斤顶的动力作用在顶板上。
13.反力架用于支撑千斤顶，使千斤顶分别对应设置在试验箱的顶端和侧面，从而使箱体在纵向产生正断/逆断，在水平方向产生走滑断层错位。
14.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，第二侧板、第三侧板以第四侧板对应的通孔分别与隧道模型的横截面相匹配。
15.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，第一侧板与底板所在平面的锐角夹角为70
°
～80
°
，第一侧板与第二侧板所在平面的锐角夹角为70
°
～80
°
。
16.第一侧板与底板所在平面的锐角夹角为70
°
～80
°
，第一侧板与第二侧板所在平面的锐角夹角为70
°
～80
°
，即第一侧板、在竖直方向的倾斜角度为10
°
～20
°
，与隧道模型轴线的夹角为10
°
～20
°
，根据试验需求，可以模拟小角度断层。
17.本实用新型具有以下有益效果：
18.本实用新型提供了一种多角度穿越活动性断层隧道地震振动台模型试验箱，该试验箱能模拟隧道轴向与断层小角度相交，并能同时模拟断层水平走滑(左旋、右旋)和正断与逆断等不同错断条件；并且将隧道模型相对试验箱水平旋转90
°
，就可实现与断层大角度相交的工况，从而达到一箱多用的功能。
附图说明
19.图1为本实用新型的多角度穿越活动性断层隧道地震振动台模型试验箱的整体结构示意图；
20.图2为本实用新型的试验箱和隧道模型的整体结构示意图(无顶板)；
21.图3为本实用新型的反力架和升降平台的组合结构示意图。
22.其中：1
‑
试验箱；11
‑
第一箱体；111
‑
顶板；112
‑
底板；113
‑
第一侧板； 114
‑
第二侧板；115
‑
第三侧板；116
‑
第四侧板；117
‑
通孔；12
‑
第二箱体；2
‑
隧道模型；3
‑
升降平台；4
‑
动力装置；5
‑
反力架；51
‑
支架；52
‑
横梁。
具体实施方式
23.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
24.实施例
25.参照图1，一种多角度穿越活动性断层隧道地震振动台模型试验箱，包括：长方体
形状的试验箱1以及可拆卸的设置在试验箱1中的隧道模型2，参照图1和图2，试验箱1包括：相对设置的第一箱体11和第二箱体12，第一箱体11和第二箱体12的横截面为斜腰相对的直角梯形形状，第一箱体 11和第二箱体12分别包括：上下相对设置的底板112和顶板111以及设置在顶板111和底板112之间并依次连接的第一侧板113、第二侧板114、第三侧板115和第四侧板116，顶板111可拆卸的设置在第一侧板113、第二侧板114、第三侧板115以及第四侧板116的上端，其中第二侧板114的长度大于第四侧板116的长度，第一箱体11和第二箱体12对应的第一侧板113 相对重合设置，即第一箱体11和第二箱体12可以在纵向和横向上相对滑移，第一侧板113与对应的底板112、第二侧板114以及第四侧板116分别倾斜设置，在本实施例中，第一侧板113与底板112所在平面的锐角夹角为76
°
，即第一侧板113与竖直方向的夹角为14
°
，第一侧板113与第二侧板114 所在平面的锐角夹角也为76
°
，即在横截面上，第一侧板113与隧道模型2 的轴线的锐角夹角为14
°
，在本实用新型的其他实施例中，第一侧板113 与底板112所在平面的锐角夹角以及与第二侧板114所在平面的锐角夹角还可以是70
°
～80
°
之间的任意值。第二侧板114、第三侧板115以及第四侧板116上分别设有通孔117，其中，第二侧板114和第三侧板115对应的通孔117分别与隧道模型2的横截面相匹配。
26.参照图1和图3，第一箱体11和第二箱体12分别设置在升降平台3上，还设有反力架5，反力架5整体呈“门”字形结构，包括两根相对竖直设置的支架51以及设置在两个支架51顶端且水平设置的横梁52，支架51和横梁52上分别设有多个动力装置4，动力装置4采用千斤顶，动力装置4设置在第二箱体12对应的顶板111、第二侧板114以及第四侧板116上。
27.使用时，将第一箱体11和第二箱体12放置在升降平台3上，并使两个箱体的第一侧板113相对，第一箱体11和第二箱体12组成横截面为矩形的试验箱1，打开顶板111，将隧道模型2放置到试验箱1中，根据需要，选择隧道设置方向，然后向第一箱体11和第二箱体12中填土，并用顶板111 封闭第一箱体11和第二箱体12，根据实验需求，开启对应的动力装置4，使第二箱体12产生竖直方向或者水平方向的错动，错动完成后，将试验箱1 整体移动到地震振动台上，与振动台连接成整体，进行地震动实验。
28.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。