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申请/专利权人：山东大学

摘要：本发明涉及一种隧道危石垮塌演化过程数控模拟系统及方法，包括试验台架，试验台架由岩体预制模具、结构框架模块、滑动定位模块、液压加载模块构成，岩体预制模具中有采用分块预制的方式制作的试验体，在试验体完成预制后将预制模具整体吊装至滑动定位模块的滑动板上，精确定位后平移至设备结构框架模块主体框架的指定位置，通过设备液压加载模块控制上下左右四个方向液压千斤顶与预制模具初步接触，拆除预制模具各预制板连接螺栓，加载至指定压力，稳压后通过下加载板依次释压‑加压，模拟隧道开挖及支护过程，实现隧道危石垮塌演化过程的模拟。解决了任意形态块体模型的预制和隧道模拟地应力环境及隧道开挖的精确加载控制的问题。

主权项：1.一种隧道危石垮塌演化过程数控模拟系统，其特征在于，包括试验台架，试验台架包括岩体预制模具、结构框架模块、滑动定位模块、液压控制系统；所述的岩体预制模具用于预制试验体；所述的结构框架模块包括矩形反力框架，在矩形反力框架的上、下、左、右四个面上安装有加载构件；所述的加载构件对预制试验体进行力的加载；所述的滑动定位模块安装在结构框架模块的前方，可以相对于架构框架前后移动，其用于放置岩体预制模具；所述的液压控制系统控制液压千斤顶进行加压或者释压；所述岩体预制模具，主要由预制样、预制框架及前后盖板组成，所述预制样采用混凝土分块浇筑，所述预制框架由1块预制上加载板、多块预制下加载板、1块预制左加载板及1块预制右加载板组成，所述各加载板分别采用高强度螺栓连接；模拟隧道危石垮塌演化过程的具体步骤包括：A.预制试验体，将相似材料依据工程背景中岩土体强度在岩体预制模具中分块浇筑，且预制结构面的位置和倾角可根据不同研究内容进行设计；B.试验体的吊装和定位，将试验体连同岩体预制模具吊装至试验架滑动定位模块上，保证岩体预制模具底部紧靠防落固定架，进而实现试验体水平定位调整，然后启动滑动板推动装置，将试验框架准确送达试验位置；C.试验体的围压加载，通过液压控制系统启动下加载板的1号及n号液压千斤顶，使其同步上升，实现试验框架抬升，启动上加载板液压千斤顶，使上加载板下降，与预制框架上部边缘接触后停止，启动下加载板2号至n-1号液压千斤顶，达到与1号及n号液压千斤顶同样高度后停止，实现岩体预制模具上下夹持，驱动左右加载板，使其接触试验结构框架左右边缘后停止，实现试验结构框架左右夹持，进而解决岩体预制模具固定问题，依次拆除岩体预制模具连接构件，启动上加载板，加载至指定压力，并停止加载，启动左右加载板加载至指定压力并停止加载，进而完成试验体的加载操作；所述依次拆除岩体预制模具连接构件的过程为拆除加载板连接螺栓及前后盖板；D.监测元件的布设，采用激光扫描仪、红外成像仪、声发射、固有频率震动测试仪实现隧道危石垮塌过程中位移场、温度场、能量场、震动场的实时监测；E.开挖过程的模拟，通过液压控制系统进行开挖过程采用下加载板液压千斤顶卸压方式模拟，每次开挖依次卸载对应标号液压千斤顶。

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