本技術(shù)涉及土木工程，尤其涉及一種城市地下工程仿真實驗平臺。

背景技術(shù)：

1、在城市地下工程領(lǐng)域，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和施工環(huán)境的特殊性，地下工程施工過程中常常面臨諸多挑戰(zhàn)，如：地下工程所處地質(zhì)環(huán)境多種多樣，包括軟土、硬巖、泥巖等，地質(zhì)條件的不同對施工工藝和施工方法提出了更高的要求；地下水滲漏是地下工程中常見的問題之一，地下水位的高低會對施工過程和工程質(zhì)量產(chǎn)生影響，需要采取相應(yīng)的防水措施；城市地下空間有限，地下工程施工需要充分考慮地下空間的利用和規(guī)劃，避免對地下環(huán)境造成破壞；面對這些挑戰(zhàn)，地下工程施工單位需要具備豐富的經(jīng)驗和專業(yè)知識，采取科學(xué)合理的施工方案，確保地下工程施工的順利進行和工程質(zhì)量的保障。

2、為了增加施工方案的可行性，通常會設(shè)置仿真實驗評估系統(tǒng)進行模擬測試，與施工方案進行參照，對施工方案進行優(yōu)化，如中國專利公告號cn108399313a公開了“一種地下工程毀傷仿真評估系統(tǒng)及方法”，其通過對現(xiàn)有的地下工程設(shè)施地表高程數(shù)據(jù)、工程結(jié)構(gòu)強度和位置數(shù)據(jù)、工程內(nèi)部幾何尺寸數(shù)據(jù)進行采集傳輸，再對采集的數(shù)據(jù)進行分析融合處理，并構(gòu)建工程模型參數(shù)；根據(jù)工程參數(shù)和工程效應(yīng)計算模型做仿真實驗計算得到工程毀傷效應(yīng)數(shù)據(jù)，再評估工程的生存概率；將評估結(jié)果進行可視化顯示，可實現(xiàn)工程設(shè)施毀傷快速評估；

3、但在實際使用中，由于無法全面模擬復(fù)雜的地下工程施工過程，如在挖掘隧道過程中，出現(xiàn)的滲漏以及壓力的變化等情況難以進行模擬，導(dǎo)致模擬得出的數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)不符，決策人員對地下工程全局的理解不足，依據(jù)模擬數(shù)據(jù)制定的計劃在實際施工中存有誤差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在無法全面模擬復(fù)雜的地下工程施工過程，模擬得出的數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)不符，決策人員對地下工程全局的理解不足等缺點，而提出的一種城市地下工程仿真實驗平臺。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了如下技術(shù)方案：

3、設(shè)計一種城市地下工程仿真實驗平臺，包括模型槽主體、撒砂裝置、滲流模擬裝置、掘進裝置以及挖掘裝置，所述滲流模擬裝置設(shè)置于所述模型槽主體內(nèi)，所述撒砂裝置設(shè)置于所述模型槽主體的上方，所述掘進裝置以及挖掘裝置設(shè)置于所述模型槽主體的一側(cè)，所述模型槽主體內(nèi)設(shè)置有填裝砂土的土箱；

4、所述掘進裝置包括框架、移動機構(gòu)以及打孔機構(gòu)，所述移動機構(gòu)設(shè)置于所述框架上，所述打孔機構(gòu)設(shè)置于所述移動機構(gòu)上，并通過所述移動機構(gòu)控制所述打孔機構(gòu)的位置，所述模型槽主體上設(shè)多個位置選擇、與所有多個與所述打孔機構(gòu)相對應(yīng)的掘進孔，所述土箱中心線處配備可多述掘進孔相對應(yīng)的模擬隧道管路。

5、進一步的，所述移動機構(gòu)包括設(shè)置于所述框架內(nèi)的第一電動絲桿以及與所述框架相配合的升降板，所述升降板與所述第一電動絲桿螺紋連接。

6、進一步的，所述升降板上設(shè)置有第二電動絲桿，所述第二電動絲桿上螺紋連接有移動臺，所述移動臺與所述升降板滑動連接，且所述打孔機構(gòu)設(shè)置于所述移動臺上。

7、進一步的，所述打孔機構(gòu)包括刀盤以及旋轉(zhuǎn)掘進系統(tǒng)，所述刀盤固定設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)掘進系統(tǒng)的輸出軸上，所述刀盤為土水平衡式盾構(gòu)結(jié)構(gòu)。

8、進一步的，所述滲流模擬裝置設(shè)置于所述模型槽主體內(nèi)，所述滲流模擬裝置包括至少兩個水箱和土箱，兩個水箱和土箱均沿掘進孔的中軸線對稱設(shè)置于所述模型槽主體的內(nèi)部。

9、進一步的，所述撒砂裝置包括撒砂架以及移動裝置，所述移動裝置的下端設(shè)置有撒砂斗。

10、進一步的，所述模型槽主體的一側(cè)還設(shè)有側(cè)面挖掘裝置，其包括：支架、鏟斗、推進系統(tǒng)以及高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述鏟斗與推進系統(tǒng)轉(zhuǎn)動連接。

11、本實用新型提出的一種城市地下工程仿真實驗平臺，有益效果在于：

12、在本實用新型中，通過設(shè)置掘進裝置與模型槽主體內(nèi)的土箱配合，模擬城市地下工程挖掘隧道過程中，出現(xiàn)的滲漏以及壓力的變化等情況，從而根據(jù)模擬情況調(diào)整施工方案，更貼合實際，挖掘裝置可以用來模擬基坑開挖施工；

13、其次，在本實用新型中，通過第一電動絲桿與升降板配合調(diào)整打孔機構(gòu)的高度，通過第二電動絲桿與移動臺配合控制打孔機構(gòu)的位置，從而可調(diào)整打孔機構(gòu)對模型槽主體打孔掘進的位置，模擬不同深度的滲漏以及壓力的變化等情況。

技術(shù)特征：

1.一種城市地下工程仿真實驗平臺，包括模型槽主體(1)、撒砂裝置(2)、滲流模擬裝置(3)以及掘進裝置(4)以及挖掘裝置(5)，其特征在于，所述滲流模擬裝置(3)設(shè)置于所述模型槽主體(1)內(nèi)，所述撒砂裝置(2)設(shè)置于所述模型槽主體(1)的上方，所述掘進裝置(4)以及挖掘裝置(5)設(shè)置于所述模型槽主體(1)的一側(cè)，所述模型槽主體(1)內(nèi)設(shè)置有填裝砂土的土箱(11)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市地下工程仿真實驗平臺，其特征在于：所述移動機構(gòu)(42)包括設(shè)置于所述框架(41)內(nèi)的第一電動絲桿(421)以及與所述框架(41)相配合的升降板(422)，所述升降板(422)與所述第一電動絲桿(421)螺紋連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種城市地下工程仿真實驗平臺，其特征在于：所述升降板(422)上設(shè)置有第二電動絲桿(423)，所述第二電動絲桿(423)上螺紋連接有移動臺(424)，所述移動臺(424)與所述升降板(422)滑動連接，且所述打孔機構(gòu)(43)設(shè)置于所述移動臺(424)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市地下工程仿真實驗平臺，其特征在于：所述打孔機構(gòu)(43)包括刀盤(431)以及旋轉(zhuǎn)掘進系統(tǒng)(432)，所述刀盤(431)固定設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)掘進系統(tǒng)(432)的輸出軸上，所述刀盤(431)為土水平衡式盾構(gòu)結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市地下工程仿真實驗平臺，其特征在于：所述滲流模擬裝置(3)設(shè)置于所述模型槽主體(1)內(nèi)，所述滲流模擬裝置(3)包括兩個水箱(31)和土箱(11)，兩個水箱(31)和土箱(11)均沿掘進孔(12)的中軸線對稱設(shè)置于所述模型槽主體(1)的內(nèi)部。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市地下工程仿真實驗平臺，其特征在于：所述撒砂裝置(2)包括撒砂架(21)以及移動裝置(22)，所述移動裝置(22)的下端設(shè)置有撒砂斗(23)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市地下工程仿真實驗平臺，其特征在于：所述模型槽主體(1)的一側(cè)還設(shè)有側(cè)面挖掘裝置(5)，其包括：支架(51)、鏟斗(52)、推進系統(tǒng)(53)以及高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(54)，所述鏟斗(52)與推進系統(tǒng)(53)轉(zhuǎn)動連接。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種城市地下工程仿真實驗平臺，包括模型槽主體、撒砂裝置、滲流模擬裝置、掘進裝置以及挖掘裝置，所述模型槽主體內(nèi)設(shè)置有填裝砂土的土箱；所述掘進裝置包括框架、移動機構(gòu)以及打孔機構(gòu)，所述移動機構(gòu)設(shè)置于所述框架上，所述打孔機構(gòu)設(shè)置于所述移動機構(gòu)上，并通過所述移動機構(gòu)控制所述打孔機構(gòu)的位置，所述模型槽主體上設(shè)有多個與所述打孔機構(gòu)相對應(yīng)的掘進孔，所述土箱中心線處配備可多個位置選擇的模擬隧道管路，通過設(shè)置掘進裝置與模型槽主體內(nèi)的土箱配合，來模擬城市地下工程挖掘隧道過程中，出現(xiàn)的滲漏以及壓力的變化等情況，從而根據(jù)模擬情況調(diào)整施工方案，使其更貼合實際。

技術(shù)研發(fā)人員：陳姣,曾超峰,薛秀麗
受保護的技術(shù)使用者：湖南科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240604
技術(shù)公布日：2025/4/28