[發明專利]模擬隧道單層襯砌整體防排水系統性能的模型試驗裝置

有效

• 申請號: 201710431971.5
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107036955B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 李鵬飛;劉宏川;王秋生;魏盼
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N33/24
• 代理公司: 11203 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 沈波

本發明公開了模擬隧道單層襯砌整體防排水系統性能的模型試驗裝置，屬于地下工程試驗領域。通過試驗裝置模擬隧道單層襯砌防排水結構，對不同水壓力條件下的單層襯砌防排水系統的實際效果進行試驗驗證，相比現場試驗節約成本，同時提高試驗人員的安全保障，也可以根據試驗結果判斷是否需要進一步做現場試驗。本試驗裝置包括外部箱體和內部結構兩部分。模擬隧道單層襯砌結構，可以檢驗單層襯砌隧道的力學性能；排水管網呈弧形，與平面形式排水管網相比更接近隧道實際情況，便于檢驗排水管網在實際使用中的效果；模擬不同水壓力條件下的單層襯砌排水系統防排水試驗；本裝置相比現場試驗節約成本，參與試驗的人員人身安全可以得到保障。

技術領域

本發明涉及一種適用于驗證隧道單層襯砌排水效果的試驗裝置，屬于地下工程試驗領域。

背景技術

單層襯砌是上世紀70年代發展起來的一種隧道支護體系。隨著噴射混凝土質量性能與施工工藝的提高，其技術得以迅速發展。目前單層襯砌主要采用噴錨支護，在特殊情況下可以采用模筑混凝土。與新奧法不同的是，單層襯砌并沒有模筑二次襯砌，而是根據圍巖等級決定噴射一層或者多層。單層襯砌可以通過提高自身的抗滲性來達到防水目的，若隧道所處地區滲水量較大，可以設置排水管網，并采用分層噴射混凝土來達到防排水目標，一般內側的混凝土抗滲性比靠近圍巖側的更高。

發明內容

本發明的目的在于通過試驗裝置模擬隧道單層襯砌防排水結構，可以對不同水壓力條件下的單層襯砌防排水系統的實際效果進行試驗驗證，相比現場試驗節約成本，同時提高試驗人員的安全保障，也可以根據試驗結果判斷是否需要進一步做現場試驗。

本發明采用的技術方案為模擬隧道單層襯砌整體防排水系統性能的模型試驗裝置，本試驗裝置包括外部箱體和內部結構兩部分。

外部箱體分為鋼制試驗箱1和進水口2，鋼制試驗箱1為方形箱，進水口2設置在鋼制試驗箱1的外表面，進水口2外接加壓水泵。

內部結構分層填充在鋼制試驗箱1內，內部結構包括填土層3、初噴混凝土層4、排水管網5、復噴混凝土層6和出水口7；初噴混凝土層4、排水管網5、復噴混凝土層6為隧道結構，排水管網5設置在初噴混凝土層4內部；填土層3鋪在初噴混凝土層4上。

出水口7設置在鋼制試驗箱1的側部且與排水管網5的端面連接。

排水管網5為弧形。排水管網5由多種管壁開孔的管道制作而成，設置位置在初噴混凝土層4內部。

填土層3根據試驗對象采用等比例的土質混合物進行配比。初噴混凝土層4采用噴射混凝土模擬隧道初期支護結構，噴射混凝土的材料性能通過參數控制的方法現澆，使其與實際的噴射混凝土物理力學性質等效相同，厚度為5～7cm。復噴混凝土層6與初噴混凝土層4工法等效相同，厚度為7～10cm，但抗滲性比初噴混凝土層4強，通過對復噴混凝土層6表面刷滲透結晶材料實現。

排水工作機理：水通過進水口2進入填土層3，再滲透通過初噴混凝土層4，通過排水管網5上的孔進入，排水管網5的管道與出水口7相連，水排出。

本試驗裝置優點是：

1、可以模擬隧道單層襯砌結構，可以檢驗單層襯砌隧道的力學性能；

2、排水管網呈弧形，與平面形式排水管網相比更接近隧道實際情況，便于檢驗排水管網在實際使用中的效果；

3、可以模擬不同水壓力條件下的單層襯砌排水系統防排水試驗；

4、本裝置相比現場試驗節約成本，參與試驗的人員人身安全可以得到保障。

附圖說明

圖1為本試驗裝置三維效果剖視圖。

圖2為本試驗裝置剖視圖。