[實用新型]一種模擬砂土覆蓋巖溶溶洞破壞的實驗裝置

有效

• 申請號: 201820314966.6
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN207923866U
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 馬棟;劉志峰;齊書峰;柯信敢;張力學;吳明付;王祥;沈水龍;袁垚;王澤念;樊會超;羅太祥;趙陽;王熙朝;史超;熊濤;于連水;張志亮;滕海波;劉耀華;高策;馮旭東;朱玉糧;李杰明;蘇媛;寧興萍
• 申請（專利權）人: 中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司;中鐵十六局集團有限公司;上海交通大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本實用新型提供一種模擬砂土覆蓋巖溶溶洞破壞的實驗裝置，包括：溶洞模擬系統，其中砂土貯存箱位于巖溶模擬箱上部且兩者之間設有可動式鋼板；砂土貯存箱內充填目標地層砂土；巖溶模擬箱用于模擬溶洞；漿液存儲和輸送系統，用于將模擬用漿液輸送到砂土貯存箱內的砂土層中；監測系統，用于測量漿液的注射壓力和可動式鋼板的移動間距。本實用新型能模擬在砂土覆蓋巖溶地區溶洞上覆砂層不同厚度或不同注漿位置或不同注漿壓力情況下溶洞變形破壞過程，得到砂土覆蓋巖溶地區盾尾注漿壓力致使溶洞變形破壞機理，從而得到適合該砂土覆蓋巖溶地層的注漿工藝，為解決砂土覆蓋巖溶地區盾尾注漿壓力致使溶洞變形破壞問題提供指導。

技術領域

本實用新型涉及一種地下建筑工程技術領域中的室內模擬實驗裝置，具體地，涉及一種模擬砂土覆蓋巖溶溶洞破壞的實驗裝置。

背景技術

盾構法有著施工效率高、經濟性強、安全性高的特點，是相對均質的覆土深度宜不小于6m地下隧道的主要施工方式。該工法需要首先要在隧道的始端和終端開挖基坑或建造豎井，然后安裝盾構機，其次盾構推進操縱與糾偏，再次進行襯砌拼裝和襯砌背后注漿。在施工隧道附近存在巖溶，尤其是砂土覆蓋巖溶，當襯砌背后注漿壓力超過某一值時，發生巖溶塌陷等地質災害。所以，在砂土覆蓋巖溶地層盾構施工如何避免溶洞破壞是施工難點之一。

經對現有技術文獻的檢索發現，中國專利號為201220642116.1，專利公開號203053967U，專利名稱為：一種盾構隧道背填注漿實驗的模擬裝置，該模擬裝置能模擬盾構隧道的背填注漿過程，通過測試分析注漿后的漿殼分析該地層記盾構姿態下的注漿參數和注漿工藝，但是不能直接模擬在巖溶地區溶洞變形過程，故該專利無法直接模擬砂土覆蓋巖溶地區溶洞變形破壞過程，同時也不能給出砂土覆蓋巖溶地區溶洞變形破壞的臨界狀態指標(注漿壓力、注漿壓力和臨界開口度)。所以該專利中所述模擬裝置雖然能模擬盾構隧道背填注漿過程，但是無法記錄砂土覆蓋巖溶溶洞破壞過程和臨界狀態指標。

實用新型內容

針對現有技術中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種模擬砂土覆蓋巖溶溶洞破壞的實驗裝置，該裝置改變了以往的模擬溶洞變形裝置，而是采用了兩塊可動式鋼板模擬溶洞開口變形，用來模擬在溶洞上覆砂層厚度、注漿位置、注漿壓力與溶洞臨界開口變形的關系，從而研究砂土覆蓋巖溶地區盾尾注漿壓力致使溶洞變形破壞機理。

為實現以上目的，本實用新型提供一種模擬砂土覆蓋巖溶溶洞破壞的實驗裝置，包括：

溶洞模擬系統，包括砂土貯存箱和巖溶模擬箱，所述砂土貯存箱位于所述巖溶模擬箱上部且兩者之間設有能沿水平向自由滑動的可動式鋼板；所述砂土貯存箱內充填目標地層砂土，用于模擬溶洞頂板砂土層；所述巖溶模擬箱用于模擬溶洞；

漿液存儲和輸送系統，用于將模擬用漿液輸送到所述砂土貯存箱內的砂土層中；

監測系統，用于測量漿液的注射壓力和所述可動式鋼板的移動間距。

優選地，所述漿液存儲和輸送系統包括儲漿桶、注漿泵、儲漿倉、漿液控制閥、注漿倉、注漿管；所述儲漿桶的出口連接在所述注漿泵的一端，所述注漿泵的另一端連接所述儲漿倉的入口，所述儲漿倉的出口連接所述注漿倉的入口端，；所述漿液控制閥位于所述儲漿倉和所述注漿倉之間，所述注漿倉的出口連接到所述注漿管的一端，所述注漿管的另外一端插入所述砂土貯存箱內的目標地層砂土中；

所述儲漿桶用于儲存漿液，所述注漿泵用于向所述砂土貯存箱內的目標地層砂土中泵送漿液，所述儲漿倉用于混合均勻漿液，所述漿液控制閥用于控制漿液壓力和記錄漿液流量，注漿倉用于穩定即將輸送漿液的壓力，所述注漿管用于向所述砂土貯存箱內的目標地層砂土中輸送漿液；

優選地，所述監測系統包括壓力計和鋼尺，其中：所述壓力計的兩端連接在所述注漿管上；所述壓力計用于測量漿液的注射壓力；所述鋼尺用于測量溶洞模擬系統臨界破壞時可動式鋼板的間距。