[實用新型]一種可同時模擬降雨和頂部加載的試驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720669229.3
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN207096049U
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹鑫;王迎超;靖洪文;耿凡
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 劉忠祥

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于隧道工程地質(zhì)災害模型試驗領(lǐng)域，具體涉及一種可同時模擬降雨和頂部加載條件下的地表水下滲的試驗裝置。

背景技術(shù)

近幾十年來，我國交通運輸?shù)戎卮蠡A(chǔ)設(shè)施蓬勃發(fā)展。到2020年，我國高速公路和鐵路均將超過12萬公里，鐵路隧道將達到1萬公里。一大批高風險深長隧道即將修建，這些隧道具有“埋深大、洞線長、高應(yīng)力、高水壓和地質(zhì)構(gòu)造復雜”的顯著特點。突水是深長隧道建設(shè)過程中經(jīng)常遇到的重大地質(zhì)災害，據(jù)不完全統(tǒng)計，約占各類災害的40％，超過了巖爆、塌方、瓦斯等地質(zhì)災害，成為隧道建設(shè)過程中面臨的極大挑戰(zhàn)。突水突泥災害一旦發(fā)生，對隧道建設(shè)安全的影響極大，輕則造成工期延誤、機具損壞，重則危及施工人員的生命和財產(chǎn)安全。

引發(fā)突水災害的地下水主要由兩部分組成：靜儲量、動儲量。靜儲量是隧道工程開挖前，在含水層中賦存的地下水，當隧道突水以靜儲量為主時，由于不存在動儲量補給，該類突水會逐步衰減直到最后含水層中的地下水被疏干，從而形成滴漏水或滲析水；動儲量是大氣降雨積聚的地表水通過下滲的形式不斷補給含水層的水體，動儲量的大小由地表水的補給量、補給條件及徑流、排泄條件等決定，當隧道突水以動儲量為主時，涌水量由小到大變化，逐步趨于與動儲量相當，即含水圍巖的涌水量等于地表水補給含水層中的地下水。

明顯地，以動儲量為主的突水破壞形式對隧道工程施工的安全性具有更大的威脅，因此，開展地表水下滲的研究對于隧道工程突水災害的突水規(guī)律以及突水災害的預防和治理都具有重要的戰(zhàn)略意義。目前，關(guān)于降雨入滲對隧道突水影響的研究僅僅局限于淺埋隧道，由于缺乏突相應(yīng)的試驗裝置，難以展開深埋隧道在降雨條件下引發(fā)的地表水下滲的相關(guān)研究，模型試驗研究處于相對滯后狀態(tài)。亟需研發(fā)一個能綜合實現(xiàn)降雨條件和埋深條件同時作用的試驗裝置，從而針對深埋隧道的降雨入滲問題展開研究。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種可同時模擬降雨和頂部加載的試驗裝置，可以模擬不同降雨條件和埋深條件控制下的深埋隧道降雨入滲的問題，本試驗裝置結(jié)構(gòu)簡單，試驗結(jié)果可靠性高，能較好的還原深埋隧道降雨入滲的實際情況。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種可同時模擬降雨和頂部加載的試驗裝置，包括帶孔均布梁、油壓千斤頂、反力調(diào)整板和降雨模擬裝置，所述帶孔均布梁放置于待加載巖土體的上部，所述帶孔均布梁的上翼緣凹槽滑軌內(nèi)均勻分布設(shè)置有若干油壓千斤頂，所述反力調(diào)整板通過液壓升降裝置設(shè)置在油壓千斤頂上方，所述降雨模擬裝置懸吊設(shè)置在反力調(diào)整板下方。

進一步的，所述帶孔均布梁為截面形狀為工字形結(jié)構(gòu)體，包括上翼緣、腹板和下翼緣，所述上翼緣和下翼緣之間通過腹板上、下一體設(shè)置，所述上翼緣中部分布有凹槽滑軌，沿帶孔均布梁長度方向延伸，油壓千斤頂可放置于凹槽滑軌中滑動至預定位置固定，下翼緣上均勻分布設(shè)置有降雨入滲孔，在降雨入滲孔周圍板體呈錐形分布，存在的坡度有利于雨水下滲，減少下翼緣板面的存水。

進一步的，所述帶孔均布梁上翼緣長度為60a、寬度b₁為4a，厚度t為0.6a,腹板厚度t_w為0.4a，帶孔均布梁截面梁高h為15a,下翼緣長度為60a、寬度b₂為10a，厚度t為0.6a,整個梁截面尺寸：h(梁高):b₁(上翼緣寬度):b₂(下翼緣寬度):t_w(腹板厚度)：t(翼緣厚度)＝15a:4a:10a:0.4a:0.6a；上下翼緣的截面積比為2:5，其中，下翼緣中的降雨入滲孔沿下翼緣寬度方向以腹板為軸，兩側(cè)均勻分布8排孔，孔間距為a，孔徑為0.7a，沿下翼緣長度方向共59個入滲孔，孔間距為a，整個下翼緣共均勻分布472個降雨入滲孔。

進一步的，所述降雨模擬裝置包括水箱、輸水管、水泵、分水管、進水管、降雨噴頭裝置和噴頭角度調(diào)節(jié)裝置，所述水箱的出水端通過輸水管與水泵的進水端連接，所述水泵的出水端與分水管連接，所述分水管的側(cè)壁上均勻分布設(shè)置若干進水管，所述進水端分別對應(yīng)設(shè)置有降雨噴頭。