[實用新型]隧洞裂隙涌水模擬試驗設備

有效

• 申請號: 201320000869.7
• 申請日: 2013-01-04
• 公開（公告）號: CN203069483U
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 耿萍;權乾龍;吳川;程邦富;晏啟祥;于本昌
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本實用新型涉及隧道工程、采礦巷道等領域，特別涉及一種隧洞裂隙涌水模擬試驗設備。

背景技術

滲流破壞一直是困擾地下工程的難題，尤其是深埋隧道、水工隧道、采礦巷道和海底隧道等，由于這些工程一般處于地下水位以下，加上富水溶洞，導水斷層等復雜地質條件的影響，使得突泥涌水地質災害時常發生，往往造成嚴重的工程事故。所以對隧洞開挖擾動所引起的滲流破壞進行力學性能試驗與分析，是保證隧洞安全、隧道施工順利進行的一項重要工作。現有的模擬試驗通常是應力場和滲流場分開進行試驗模擬，這樣往往不能反映出真實的隧洞開挖與涌水過程及其影響因素和規律，同時也無法觀察到涌水路徑，難以對隧道的設計和施工提供更有價值的試驗數據和可靠的有針對性的防水施工措施，從而不能很好的保證隧道建設的安全和效率。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種隧洞裂隙涌水模擬試驗設備。該設備能更真實的反映隧洞開挖與涌水過程的影響因素和規律，還能觀察到涌水路徑，得到平面裂隙的時空變化及其開展規律，可對隧道的設計和施工提供更有價值的試驗數據和更可靠的有針對性的防水施工措施，從而能很好的保證隧道建設的安全和效率。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是，一種隧洞裂隙涌水模擬試驗設備，其組成是：長方體的試驗土體箱由底板、透明的頂板和四周的側板構成，所述的頂板的中部設有圓形門蓋、頂板的一側設有矩形門蓋；側板由外部的加載板和內部的滲水板疊合而成，且側板的兩端卡有卡槽、滲水板與卡槽固定連接；相鄰的卡槽通過柔性材料連接。

所述的試驗土體箱置于框狀的反力架中，卡槽與反力架之間布置有千斤頂，千斤頂的底部安裝在反力架上；反力架的底部固定有底板，頂部安裝有透明的蓋板，蓋板內表面的四周設置密封條；千斤頂與液壓動力裝置相連。

所述的反力架上插有進水管，進水管的另一端與加壓進水裝置相連，進水管上還連接有流量表、進水管閥門、壓力表。

所述的試驗土體箱在圓形門蓋和矩形門蓋正下方的底部均設有出水管，出水管上設有出水管閥門，出水管末端下方為集水容器。

本實用新型的工作工程和原理是：

試驗土體箱內放置按相似比配置的土體，或采用原狀土，以模擬不同的圍巖等級。同時，在土體中埋設孔隙水壓力計、位移計、土壓力盒。液壓動力裝置控制各自千斤頂與各自的推力大小通過加載板及滲水板對試驗土體箱內的土體進行加壓，以實現對不同圍巖壓力的模擬。待圍巖應力達到設定大小時，打開試驗土體箱頂板上的矩形門蓋或者圓形門蓋，以對隧道不同的開挖形式進行模擬。然后蓋上矩形門蓋或者圓形門蓋，再蓋上反力架的蓋板，使反力架與試驗土體箱間形成一個封閉的滲水腔。再通過加壓進水裝置向滲水腔充水、并達到設定的水壓。

在土壓力和水壓力均達到需要后，抽取出某一側的加載板，此時水從該方向滲入土體試驗箱，通過抽取不同位置(側面)或不同位置組合的加載板，可以模擬不同的滲流方向。

在試驗過程中，預埋的孔隙水壓力計、位移計、土壓力盒，分別測試孔隙水壓力、土體位移、土壓力。

通過對集水容器的實時觀測和記錄，可以得出滲流速度和滲流量。

同時，由于頂板和蓋板均透明，因此可以在試驗土體箱頂部采用高像素的數碼相機對土體進行拍照，高速攝影儀實時對實驗土體進行攝影，得到動態影像，以清晰觀察和記錄土顆粒和水的運動路徑，得到平面裂隙的時空變化及其開展規律。

再結合測試時給定的圍巖壓力、隧洞的開挖形式、不同滲流方向及測試儀器測得的孔隙水壓力、土體位移、土壓力即可得到滲流速度、滲流量、平面裂隙的時空變化及其開展規律與圍巖條件、地下水、開挖形式等因素的相互關系。

與現有技術相比，本實用新型的收益效果是：

本實用新型的試驗設備在試驗時既能從不同方向向土體施加不同的載荷，以模擬不同的圍巖壓力、同時也能從不同方向以不同的水壓進行土體滲水，從而實現應力和滲流的耦合作用下隧洞開挖的裂隙涌水模擬試驗，還能觀察與記錄到涌水路徑，清楚了解其滲流通道的分布和路徑，得到平面裂隙的時空變化及其開展規律；結合實時測得的土體和水流參數，能更真實的分析得到隧洞開挖與涌水過程的影響因素和規律，可對隧道的設計和施工提供更有價值的試驗數據和更可靠的有針對性的防水施工措施，從而能很好的保證隧道建設的安全和效率。

下面結合具體附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例去掉蓋板和頂板的俯視結構示意圖。

圖1中8是土體，9是水。

具體實施方式

實施例