[發明專利]一種模擬深埋隧道爆破開挖的試驗模型及試驗方法

在審

• 申請號: 201810426793.1
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108535126A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 高富強;謝冰;黃強;王曉強;楊修飛;楊波;劉翠然;張坤;劉歡歡;李聰玲;劉鵬;史百齊
• 申請（專利權）人: 洛陽理工學院
• 主分類號: G01N3/313
• 分類號: G01N3/313
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 周會芝

本發明涉及地下巖體施工試驗領域，具體的說是一種模擬深埋隧道爆破開挖的試驗模型及試驗方法。實驗模型包括圍巖模擬塊、貫穿開設在圍巖模擬塊中的隧道模擬腔以及設置在隧道模擬腔中的臨時支護囊，在臨時支護囊上對應隧道模擬腔其中一端的位置設有與臨時支護囊內腔連通的端口，通過端口向臨時支護囊中注入高壓氣體或水使臨時支護囊膨脹，從而對圍巖模擬塊從內部進行加載。本實施例中，在端口位置設有用于測量臨時支護囊內腔中壓力的壓力表，以對圍巖模擬塊的內部加載進行實施監測。通過本發明可解決現有技術中因開洞和加載順序錯誤造成的試驗誤差，以及不能模擬隧道圍巖的突然卸荷引起的圍巖劣化的問題。

技術領域

本發明涉及地下巖體施工試驗領域，具體的說是一種模擬深埋隧道爆破開挖的試驗模型及試驗方法。

背景技術

隨著交通工程、采礦工程的快速發展，施工單位經常需要在深埋的地下巖體中修建隧道等工程，爆破掘進是目前隧道開挖的常用方法。在爆破掘進過程中，隧道圍巖快速卸載后，其應力釋放可能造成隧道周邊圍巖松動、破裂和塌方，隧道圍巖卸載速率對破壞區域的大小有著重要的影響。然而地下工程環境復雜，現場探測圍巖的破裂區域和范圍存在諸多技術難題，采用模型試驗的方法，通過模擬隧道的爆破開挖以預測圍巖的破裂形式和范圍是一種可行的方法。

現有技術中，深部巖體隧道模型試驗通常采用“先開洞，后加載”的方法，該方法的缺點是不能正確反映圍巖加載和隧道開挖的順序，特別是不能模擬隧道圍巖的突然卸荷引起的圍巖劣化，從而不能正確反映隧道圍巖的破裂區域和范圍，無法對實際施工提供精確的參考。

發明內容

本發明旨在提供一種模擬深埋隧道爆破開挖的試驗模型及試驗方法，以解決現有技術中因開洞和加載順序錯誤造成的試驗誤差，以及不能模擬隧道圍巖的突然卸荷引起的圍巖劣化的問題。

為了解決以上技術問題，本發明采用的技術方案為：一種模擬深埋隧道爆破開挖的試驗模型，包括采用沙、水泥以及水均勻混合的混合料通過夯筑制成的圍巖模擬塊，在圍巖模擬塊上貫穿開設有隧道模擬腔，在隧道模擬腔中設有用于對隧道模擬腔內壁進行支撐的臨時支護囊，在臨時支護囊上對應隧道模擬腔其中一端的位置設有與臨時支護囊內腔連通的端口。

優選的，所述圍巖模擬塊為長方體，隧道模擬腔沿圍巖模擬塊的長度或寬度方向分布。

優選的，在所述端口設有用于測量臨時支護囊內腔中壓力的壓力表。

一種模擬深埋隧道爆破開挖的試驗方法，包括以下步驟：

1）、按照8-12:2.5:1的質量比例分別稱取沙、水泥以及水，將沙和水泥均勻攪拌后加入水并再次攪拌均勻制得混合料；

2）、將頂部敞口的模具水平放置，在模具中通過分層回填并夯實的方式將步驟1）中制得的混合料制成塊坯，將制作完好的塊坯連帶模具塑封包裝，待經26-30天養護期后，脫模取樣即制得圍巖模擬塊；

3）、在步驟2）中的圍巖模擬塊上貫穿開設隧道模擬腔；

4）、根據步驟3）中所開設的隧道模擬腔的形狀和大小預制與隧道模擬腔相匹配的石膏棒體，在石膏棒體的外表面反復涂刷多次白乳膠，使石膏棒體外表面形成一層囊狀結構，在囊狀結構的一端修整出端口，敲碎石膏棒體并將石膏棒體碎渣從端口位置排出，即制得臨時支護囊；

5）、將步驟4）中制得的臨時支護囊匹配置入隧道模擬腔中，將圍巖模擬塊安裝在專用三向加載設備上，通過專用三向加載設備的壓頭對圍巖模擬塊的六個面進行均勻的外部加載，同時由端口向臨時支護囊內腔中沖入氣體或水以通過臨時支護囊的膨脹對圍巖模擬塊進行均勻的內部加載，且內部加載與外部加載保持同步增長，直至到達指定荷載后停止外部加載和內部加載并穩定載荷；