[發明專利]充填溶洞沉積與隧道間歇型突水突泥災變一體化試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201910301148.1
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN110047368B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 許振浩;劉友博;黃鑫;謝輝輝;余騰飛;葛顏慧
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02;G09B23/40;G01N21/84
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提供了一種充填溶洞沉積與隧道間歇型突水突泥災變一體化試驗裝置及方法，裝置包括攪拌箱、水槽、集水箱和若干沉積箱，攪拌箱的出口與管道的一端連接，管道的另一端延伸至水槽一端，水槽下端間隔設置有若干沉積箱，水槽的另一端設置有集水箱，水槽內在各沉積箱的前端設置有可拆卸的擋板通過若干沉積箱，通過各個沉積箱的設置和配合，能夠模擬并觀察充填介質沉積固結過程、突水突泥過程，通過改變流速、試樣濃度、顆粒級配、沉積高度和運移距離(投入對應的沉積箱)，能夠模擬不同的工況，對間歇型突水突泥過程能夠有很好的研究。

技術領域

本公開涉及一種充填溶洞沉積與隧道間歇型突水突泥災變一體化試驗裝置及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

根據了解,巖溶類致災系統在隧道突水突泥災害中占比45％，由于巖溶地區深長隧道(洞)在施工前期難以全部查清沿線不良地質情況，突發性災害成因與災變過程極為復雜，往往會因為突水、突泥等問題，巖溶地區的隧道施工中經常遇到突水突泥及地面塌陷等問題，影響施工進度，造成安全事故。

巖溶類隧道突水突泥致災系統構造機理較為復雜，其災害的孕災機制、成因機理、災害模式及其演化過程等明顯有別于其他地區和其他巖土工程的災害，其防止理論和技術方法不能套用現有的理論和技術。因此，在隧道(洞)施工過程中，對巖溶地區隧道掌子面前方溶洞溶腔的形成機理及演化過程的研究就顯得至關重要。

目前，眾多國內外學者在應對巖溶類隧道突水突泥問題的研究方面，對巖溶地區的巖土體的工程性狀、隧道突水突泥災害的孕災機理及其演化過程的研究，開展了卓有成效的研究，但是研究方向多數集中于工程實際監測和數值模擬。工程實際監測無疑是最客觀且直接的研究方法，但由于實際監測無法看到內部溶洞溶腔的孕災規律，且容易受到實際探測目標多解性的干擾，難以獲得理想的試驗效果。數值模擬方法是一種從實際研究對象抽象出數值模型進行研究的方法，實驗結果存在較大的誤差。

同時,根據發明人了解,目前眾多隧道突水突泥模型試驗中，對溶洞充填介質的填充是按顆粒級配依舊是人為填充，與實際溶洞充填介質的形成過程有較大差異，沒有模擬溶洞在自然條件下沉積過程的試驗裝置，無法模擬溶洞充填介質在自然條件下沉積后發生隧道突水突泥過程。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了一種充填溶洞沉積與隧道間歇型突水突泥災變一體化試驗裝置及方法，本公開能模擬大型溶洞充填介質沉積過程，再現隧道間歇型突水突泥災害發生過程，有助于研究隧道間歇型突水突泥影響因素。

根據一些實施例，本公開采用如下技術方案：

一種充填溶洞沉積與隧道間歇型突水突泥災變一體化試驗裝置，包括攪拌箱、水槽、集水箱和若干沉積箱，其中，所述攪拌箱的出口與管道的一端連接，所述管道的另一端延伸至水槽一端，所述水槽下端間隔設置有若干沉積箱，水槽的另一端設置有集水箱，所述水槽內在各沉積箱的前端設置有可拆卸的口徑不同擋板；

所述管道上設置有閥門、流量計和記錄儀，所述閥門用于控制攪拌后的泥水混合物流速與流量大小，所述流量計和記錄儀用于計算攪拌箱內的泥水混合物單位時間流出量和流速曲線；

所述沉積箱與水槽通過法蘭結構連接，沉積箱底部設置有透水板和透水石，所述沉積箱的一側設置有開關，所述沉積箱的另一側設置連接活節，所述連接活節與管路連接，所述連接活節與沉積箱之間設置有控制閥，所述管路上設置有攝像機，對沉積箱內的突水突泥過程進行攝像，以分析計算沉積序列顆粒的位移-應變規律及沉積序列裂紋寬度。

本公開通過若干沉積箱，能夠模擬并觀察充填介質沉積固結過程、突水突泥過程，通過改變流速、試樣濃度、顆粒級配、沉積高度和運移距離(投入對應的沉積箱)，能夠模擬不同的工況，對間歇型突水突泥過程能夠有很好的研究。

作為一種或多種實施方式，所述攪拌箱出口處的管道與水槽高度相持平。