一种隧道模型试验衬砌变形测试仪器的制作方法

1.本实用新型属于模型试验仪器领域，具体涉及到一种隧道模型试验衬砌变形测试仪器。


背景技术：

2.隧道领域研究中常常以模型试验做为一种研究手段，而在隧道模型试验中，测量模型衬砌变形又是需要得到的重要数据。由于模型试验是将原型按照相似理论进行缩小，所得结果也为缩小后的结果，因此模型试验中数据采集需要精度较高的仪器。在隧道模型试验中，往往需要测试多个点连续变化的数据，数据采集频率较高，这就要求所使用的仪器能够持续测量，并且要求数据便于读取。随着隧道开挖往往需要测量不同断面的衬砌变形，测试仪器的位置也需要频繁改变，所以测试仪器要便于调节。模拟隧道开挖与衬砌浇筑需要一定的操作空间，因此所用测试仪器要尽量少占用隧道开挖断面空间。
3.在现有技术中，长安大学的实用新型专利(公告号为cn205228375u)公开了一种隧道模型试验衬砌变形监测装置，包括固定安装有金属杆滑动约束鞘的固定表座，金属杆滑动约束鞘内安装有金属测杆，金属杆滑动约束鞘包括两个对称安装在固定表座上的金属杆滑动约束鞘头部和金属杆滑动约束鞘尾部，金属测杆杆体上安装有变位探针，变位探针一端与安装在固定表座上的滑动变阻器连接，金属测杆杆体一端套有复位弹簧且置于金属杆滑动约束鞘头部内，另一端穿过金属杆滑动约束鞘尾部连接有定位装置。该方案可以拱顶下沉和周边收敛的同时测量，将形变量转化成电流信号通过数据线实施输出实现了开挖过程的数据监测记录。
4.然而现有技术依然存在很多不足之处，由于目前用于测量隧道模型试验中衬砌变形的仪器主要分为机械式和电子式，机械式的测试仪是将衬砌变形量反应在刻度盘上，这类仪器读取数据不便，且存在一定误差；电子式的测试仪主要是将衬砌变形量转化为电流信号，此类仪器测量精度高，读取数据方便，但目前此类仪器在结构设计上不够精细，未考虑模型试验中试验操作的方便性，需要进一步的改进。


技术实现要素：

5.本实用新型目的是提供一种用于隧道模型试验中测量衬砌模型变形，同时具有操作方便、精度高、对试验操作影响小的衬砌变形测试仪器。
6.本实用新型是这样实现的：
7.一种隧道模型试验衬砌变形测试仪器，包括在进行试验时放置于地面或试验台的底座，在底座上设有两根向上的固定杆，在固定杆的上部悬挑设有两根滑杆，在两根滑杆上设有一个固定外环，前述的固定外环形状与模型衬砌形状相似，前述的固定外环设置有8个螺孔一；在固定外环的螺孔一上固定安装有感应触头，感应触头上设有外螺纹用于与螺孔一连接；前述的感应触头通过数据线外接一个数据转换器，并且该数据转换器同时连接多个感应触头；数据转换器通过电源线接通电源；前述的数据转换器上面设置有多个显示屏，
每个感应触头与显示屏一一对应。
8.进一步的，在固定外环的内侧固定设有滑块，前述的滑块与前述的滑杆嵌套连接。
9.进一步的，通过固定外环的螺孔一的内螺纹与感应触头的外螺纹相结合，使感应触头固定于固定外环上。
10.进一步的，前述的固定外环上的8个螺孔一的位置分别对应拱顶、拱肩、拱腰、拱脚、拱底位置，其中拱顶1个，拱底1个，两侧的拱肩、拱腰及拱脚分别对称各设置1个。
11.进一步的，前述的滑块为槽型结构，并在侧面设有螺孔二，螺孔二中设置有螺栓，前述的滑杆通过卡板卡入滑块的槽型结构后托尼盖过螺栓固定。
12.进一步的，前述的感应触头内设有变阻器与弹力杆装置，弹力杆装置上设有探针，前述的探针与变阻器接触。
13.与现有技术相比，本实用新型根据隧道模型试验特点采用与衬砌模型形状相似的固定外环，使得隧道开挖断面中心区域预留了较大空间，大大方便了模型试验中隧道开挖模拟的操作，避免了隧道开挖过程中因空间狭小造成对仪器的触碰；同时，固定外环采用环状结构，使得在增加测试点个数的情况下，大大减小了仪器的占用空间。固定外环通过滑块可在滑杆上滑动和固定，使得在改变测试断面时，实现了仪器调节的方便性。将衬砌变形引起的电流变化通过数据转换器转化直接转化为衬砌变形量数据，并通过显示屏显示出来，方便了数据的读取，同时减小了后期的数据处理工作。
附图说明
14.图1为本实用新型整体示意图；
15.图2为本实用新型固定外环示意图；
16.图3为本实用新型滑块与滑杆连接示意图；
17.图4为本实用新型感应触头内部结构示意图。
18.附图标记说明：1
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固定外环，11
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螺孔一，2
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滑块，21
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螺栓，22
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螺孔二， 3
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感应触头，31
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弹力杆装置，32
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弹簧挡片，33
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弹簧，34
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pvc管一，35
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pvc 管二，36
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导线一，37
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导线二，38
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探针，39
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变阻器，4
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数据传输线，5
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数据转换器，51
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显示屏，6
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固定杆，7
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滑杆，8
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底座，9
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电源线。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
20.如图1所示，本实用新型的一种结构主要包括：固定外环1、滑块2、感应触头3、数据传输线4、数据转换器5、显示屏51、固定杆6、滑杆7、底座8、电源线9。如图2所示，固定外环1设置8个螺孔一11，其位置分别对应拱顶、拱肩、拱腰、拱脚、拱底，固定外环1两侧分别连接有滑块2，滑块2上设置有螺孔二，滑块2嵌套于滑杆7，固定外环1可通过滑块2在滑杆7 上滑动，以实现改变测试断面，并可通过设置于滑块2上的螺栓21进行固定 (如图3所示)，滑杆7通过固定杆6固定于底座8，在进行试验时，底座8 放置于地面或试验台。
21.如图4所示，感应触头3由弹力杆31、弹簧挡片32、弹簧33、pvc管一34、pvc管二35、导线一36、导线二37、探针38、变阻器39、数据传输线4组成，在进行试验测试时，弹力杆31端
部与衬砌模型接触，在衬砌模型发生变形时，弹力杆31通过弹簧挡片32与弹簧33发生触动；pvc管一34 起到约束弹力杆31，避免其产生晃动的作用，pvc管二35含有外螺纹，在进行测试时，通过pvc管二35外螺纹与固定外环1上含内螺纹圆孔11内螺纹的配合，将感应触头3固定在固定外环1上，并可通过拧动pvc管二35 对感应触头3进行调节；弹力杆31底端连接有探针38，探针38与固定在pvc 管二35内壁上的变阻器39相接触，随弹力杆31的上下移动，探针38在变阻器39上滑动；导线一36与导线二37分别连接探针38与变阻器39。
22.如图1所示，感应触头3通过数据线4外接数据转换器5，数据转换器5 通过电源线9接通电源，数据转换器5可连接多个感应触头3，且其上面设置有多个显示屏51，感应触头3与显示屏51一一对应。
23.该仪器的工作原理为：衬砌模型的变形引起弹力杆31发生触动，从而带动探针38在滑动变阻器39上滑动，进而引起导线一36、导线二37内的电流发生变化，电流信号通过数据传输线4传输至数据转换器5，经过数据转化器 5转换为应变信号，并在显示屏51上显示。
24.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。