[發(fā)明專利]一種模擬隧道斷層圍巖滲透性的模型試驗(yàn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811559390.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109470625A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬棟;周傳波;牟勇忠;蔣楠;劉趕平;劉磊;范天成;吳廷堯;杜超飛;高壇;吉凌;李遠(yuǎn);夏宇磬;王騰;段揚(yáng)揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）;中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

本發(fā)明公開(kāi)了一種模擬隧道斷層圍巖滲透性的模型試驗(yàn)裝置，包括管主體、位于管主體下的墊板、位于墊板下的支墩、連接于墊板一端底部的收集池、分別連接于管主體頂部的水壓表和進(jìn)水管、與進(jìn)水管連接的水箱、與水箱連接的動(dòng)?定滑輪組合、讀取水箱的水頭高度的量尺；水箱中的水通過(guò)進(jìn)水管進(jìn)入管主體中，并通過(guò)水壓表讀取其水壓；管主體的開(kāi)口端澆筑相似材料，且其上設(shè)有刻度尺，以讀取相似材料的厚度，通過(guò)收集池收集和讀取從相似材料中滲出的水的流量；通過(guò)繞過(guò)動(dòng)?定滑輪組合的繩子控制水箱的高度，為管主體提供不同水壓。本發(fā)明的裝置能模擬不同水壓、不同防突厚度條件下斷層相似材料的滲透性，試驗(yàn)過(guò)程易于操作，簡(jiǎn)單有效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地質(zhì)工程巖土體材料試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬隧道斷層圍巖滲透性的模型試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

在隧道施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)穿越復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)條件，尤其是在隧道富水?dāng)鄬痈叱袎簵l件下，斷層材料的防突厚度、巖土體性質(zhì)及滲透性、富水特征、承壓水臨界壓力等，對(duì)隧道圍巖的穩(wěn)定性有著非常重要的影響。斷層破碎帶圍巖失穩(wěn)易于誘發(fā)崩塌、涌水突泥等地質(zhì)災(zāi)害，給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。因此，研究隧道斷層圍巖滲透性在地質(zhì)災(zāi)害防治方面具有重要意義。

巖土體為巖體、土體及其混合物的統(tǒng)稱，巖土體不僅是地質(zhì)工程領(lǐng)域最常見(jiàn)的一類地質(zhì)體，也是地質(zhì)工程領(lǐng)域研究的主體。巖土體的滲透性指巖體或土體具有被水透過(guò)的性能，通常采用滲透系數(shù)來(lái)表征。滲透系數(shù)又稱水力傳導(dǎo)系數(shù)，滲透系數(shù)越大，巖土體的透水性越強(qiáng)，滲透性越強(qiáng)，水流對(duì)巖土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞性就越大，從而對(duì)巖土體固體骨架的穩(wěn)定性造成的威脅就越大。影響隧道巖土體滲透性的因素主要包括巖土體性質(zhì)、防突厚度、臨界水壓、富水特征等，巖土體的防突厚度及臨界水壓對(duì)巖土體滲透性有著重要的影響，有關(guān)巖土體滲透性對(duì)巖土體穩(wěn)定性影響的研究受到眾多學(xué)者的關(guān)注。

基于地質(zhì)條件與技術(shù)條件的限制，在一些隧道施工中不能對(duì)斷層帶圍巖進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣，需按照一定的相似原理制備相似材料以模擬斷層巖體的相關(guān)性質(zhì)。現(xiàn)有技術(shù)中制備巖土體相似材料的方法較多，但往往缺乏對(duì)圍巖滲透性方面的考慮，從而對(duì)巖土體的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重威脅。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種模擬隧道斷層圍巖滲透性的模型試驗(yàn)裝置，進(jìn)行不同水壓、不同防突厚度條件下斷層圍巖相似材料的滲透試驗(yàn)，研究隧道斷層帶巖土體的滲透性質(zhì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了一種技術(shù)方案：一種模擬隧道斷層圍巖滲透性的模型試驗(yàn)裝置，包括管主體、位于所述管主體下的墊板、位于所述墊板下的支墩、連接于所述墊板一端底部的收集池、分別連接于所述管主體頂部的水壓表和進(jìn)水管、與所述進(jìn)水管連接的水箱、與所述水箱連接的動(dòng)-定滑輪組合、讀取所述水箱的水頭高度的量尺；

所述水箱中的水通過(guò)進(jìn)水管進(jìn)入管主體中，并通過(guò)所述水壓表讀取其水壓；

所述管主體的一端開(kāi)口、另一端密封，通過(guò)開(kāi)口一端澆筑相似材料，且其上設(shè)有刻度尺，以讀取所述相似材料的厚度，通過(guò)所述收集池收集從相似材料中滲出的水的流量；

通過(guò)繞過(guò)所述動(dòng)-定滑輪組合的繩子控制水箱的高度，為所述管主體提供不同水壓。

進(jìn)一步地，所述管主體包括材料區(qū)段、承壓區(qū)段和堵頭區(qū)段，所述材料區(qū)段為澆筑有相似材料的開(kāi)口一端，所述堵頭區(qū)段為密封一端，承壓區(qū)段為中間段。

進(jìn)一步地，所述材料區(qū)段的管內(nèi)壁經(jīng)打毛處理，以增大與所述相似材料之間的摩擦力，同時(shí)在澆筑所述相似材料前，在所述材料區(qū)段的管內(nèi)壁上涂上一層密封硅膠。

進(jìn)一步地，所述承壓區(qū)段上設(shè)有第一孔和第二孔，分別用于連接所述水壓表和進(jìn)水管。

進(jìn)一步地，所述水壓表通過(guò)緩沖管與第一孔連接，所述緩沖管的一端與第一孔轉(zhuǎn)動(dòng)連接、另一端與水壓表連接。

進(jìn)一步地，所述承壓區(qū)段的第一孔的位置處疊加了一套管，所述套管上開(kāi)設(shè)有第三孔，所述第三孔與第一孔對(duì)位重疊。