[實用新型]穿越巖溶地層的隧道實驗系統

有效

• 申請號: 201621196174.0
• 申請日: 2016-10-28
• 公開（公告）號: CN206421733U
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 李科;吳夢軍;丁浩;蔣德武
• 申請（專利權）人: 招商局重慶交通科研設計院有限公司
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00;G01N3/12
• 代理公司: 重慶棱鏡智慧知識產權代理事務所(普通合伙)50222
• 代理人: 周維鋒

技術領域

本實用新型涉及一種穿越巖溶地層的隧道實驗系統。

背景技術

隨著公路及鐵路隧道的大量興建，隧道不可避免的穿越巖溶地層，我國地形地貌復雜，溶腔分布也極其復雜且難以探測，對隧道建設安全造成極大危害，如果隧道在設計與施工中探測不清，處治不當，穿越溶腔時必然給施工帶來一定的困難，增加施工風險和處治成本。溶腔的存在不僅使得周圍巖土體松散而破碎，還使得圍巖承載力降低，引起隧道不均勻沉降，造成隧道襯砌結構的變形和開裂，同時，溶腔中水的存在也對隧道的施工造成重大的安全隱患。目前主要是通過數值試驗與監控量測的手段來研究隧道穿巖溶地層的穩定性，而通過室內試驗來研究的較少，因此，深入研究穿越巖溶地層的隧道實驗系統具有十分重要的意義。

通過對現有的技術文獻檢索發現，在僅有的隧道開挖模型試驗中，針對溶腔的模擬直接采用空洞模擬，并沒有考慮水存在的靜水壓力及動水壓力對隧道的影響。

實用新型內容

針對現有技術存在的不足，本實用新型要解決的技術問題是提供一種穿越巖溶地層的隧道實驗系統，該實驗系統能夠模擬不同水壓條件下溶腔對隧道的影響。

為了實現上述目的，本實用新型是通過如下的技術方案來實現：一種穿越巖溶地層的隧道實驗系統，包括箱體、模擬圍巖層、支護構件、溶腔模擬裝置、施力裝置和檢測裝置，所述模擬圍巖層填充于箱體內，所述支護構件呈環狀并位于模擬圍巖層內，所述溶腔模擬裝置包括水袋和水壓裝置，所述水袋位于箱體內并對應在支護構件外，所述水壓裝置為水袋供水并調節水袋內的水壓，所述施力裝置位于箱體外對箱體施加壓力，所述檢測裝置安裝在支護構件的外壁上以測量支護構件的位移和壓力。

進一步地，所述水壓裝置包括水箱、水泵、進水管、回水管、水壓計和調壓閥，所述水箱位于箱體外，所述水泵通過進水管將水箱內的水輸送至水袋內，所述水袋中的水通過回水管回流至水箱，所述水壓計測量水袋內的水壓，所述調壓閥位于進水管上以調節水袋內的水壓。

進一步地，所述所述水袋內設有對其進行支撐的骨架。

進一步地，所述檢測裝置包括差動式位移傳感器和應變式土壓力盒，所述應變式土壓力盒周向均布在支護構件的外圈上，所述差動式位移傳感器與應變式土壓力盒對應，并安裝在應變式土壓力盒上。

進一步地，所述支護構件包括混凝土圈和周向均布與混凝土圈內的筋骨。

進一步地，所述箱體前后兩端分別通過斜撐和混凝土層進行約束。

進一步地，所述施力裝置包括千斤頂和反力梁，所述千斤頂對箱體頂部施加壓力，所述反力梁位于千斤頂上方以承受千斤頂的反力。

進一步地，所述模擬圍巖層由河砂、石英砂、粉煤灰和機油制成，通過直剪試驗、單向壓縮試驗、三軸壓縮試驗和密度試驗獲得真實圍巖的物理力學參數，根據真實圍巖的物理力學參數調節河砂、石英砂、粉煤灰和機油配比。

本實用新型的有益效果：

1、本實用新型的穿越巖溶地層的隧道實驗系統，通過溶腔模擬裝置，模擬不同水壓條件下溶腔對隧道的影響；

2、本實用新型的穿越巖溶地層的隧道實驗系統，模擬動水水壓，并且能實現水的循環利用；

3、本實用新型的穿越巖溶地層的隧道實驗系統，通過箱體前后兩端約束可以有效的消除模型隧道開挖邊界效應；

4、本實用新型的穿越巖溶地層的隧道實驗系統，可以模擬隧道開挖支護的施工過程，從而真實的模擬隧道的受力狀態。

附圖說明

圖1為本實用新型穿越巖溶地層的隧道實驗系統的正視示意圖；

圖2為本實用新型穿越巖溶地層的隧道實驗系統的側視示意圖；

圖3為本實用新型模擬溶腔水袋結構示意圖；

圖4為本實用新型隧道周邊位移計及土壓力盒布置示意圖；

附圖標記：

1-箱體、2-模擬圍巖層、3-支護構件、4-溶腔模擬裝置、5-施力裝置、6-檢測裝置、7-斜撐、8-混凝土結構；

401-水袋、402-水壓裝置、403-骨架、411-水箱、412-水泵、413-進水管、414-回水管、415-水壓計、416-調壓閥、501-千斤頂、502-反力梁、601-差動式位移傳感器、602-應變式土壓力盒。

具體實施方式

為使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本實用新型。