[發(fā)明專利]一種深地工程原位應力場和滲流場超重力模擬系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910569723.6
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110593239B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 徐文杰;詹良通;陳云敏;李珂;李金龍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E02D1/02
• 分類號: E02D1/02
• 代理公司: 杭州堅果知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 33366
• 代理人: 張劍英

1.一種深地工程原位應力場和滲流場超重力模擬系統(tǒng)，用于模擬500～1000m深地工程的應力場和滲流場，包括：

三軸壓力室，用于放置模型，并提供深地構筑物的原位軸壓、圍壓以及所處的滲流場；

模擬控制裝置，用于向三軸壓力室提供壓力液體和孔隙水以產(chǎn)生前述軸壓、圍壓和滲流場，并控制軸壓、圍壓和滲流場的量值；所述模擬控制裝置包括主控單元、壓力滲流控制單元、數(shù)據(jù)反饋單元和源匯單元；所述壓力滲流控制單元為四個，分別為軸壓控制單元、圍壓控制單元、孔隙水進口控制單元和孔隙水出口控制單元，從而可以獨立控制模型的軸壓、圍壓和滲流場；

信號采集裝置，用于在試驗過程中監(jiān)測模型變形和滲流過程；

進行模擬試驗時，將所述三軸壓力室放置在超重力離心機上，且該超重力離心機產(chǎn)生的離心加速度為重力加速度g的n倍以使模型處于超重力狀態(tài)，n為大于1的整數(shù)，從而產(chǎn)生高圍壓和高應力，并產(chǎn)生具有梯度的自重應力和圍壓壓力；

在上述離心加速度下，試驗所用模型發(fā)生的動態(tài)過程在達到與原型同樣效果時，所用時間為原型過程歷時的1/n。

2.如權利要求1所述深地工程原位應力場和滲流場超重力模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述三軸壓力室包括四個通道，該四個通道分別為軸壓通道、圍壓通道、孔隙水進口通道和孔隙水出口通道。

3.如權利要求2所述深地工程原位應力場和滲流場超重力模擬系統(tǒng)，其特征在于：

所述軸壓控制單元與軸壓通道連接，用于控制三軸壓力室中的軸壓；

所述圍壓控制單元與圍壓通道連接，用于控制三軸壓力室中的圍壓；

所述孔隙水進口控制單元與孔隙水進口通道連接，孔隙水出口控制單元與孔隙水出口通道連接，兩者構成孔隙水在進出口的壓力差，用于控制三軸壓力室中的滲流場。

4.如權利要求1所述深地工程原位應力場和滲流場超重力模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)反饋單元用于采集模擬過程中從壓力滲流控制單元輸出至三軸壓力室內的軸壓、圍壓、孔隙水流量，并將采集的數(shù)據(jù)傳輸給主控單元。

5.如權利要求1所述深地工程原位應力場和滲流場超重力模擬系統(tǒng)，其特征在于：

所述源匯單元用于向壓力滲流控制單元提供壓力液體。

6.如權利要求5所述深地工程原位應力場和滲流場超重力模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述壓力滲流控制單元包括壓力滲流控制器和壓力滲流調節(jié)器；在接收從源匯單元輸出的壓力液體或孔隙水后，壓力滲流調節(jié)器監(jiān)測該液體的流量并輸出給主控單元，且根據(jù)主控單元的反饋，動態(tài)調節(jié)壓力滲流控制器輸出液體的流量。

7.如權利要求6所述深地工程原位應力場和滲流場超重力模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述壓力滲流控制器包括驅動組件、儲液組件、控制組件和輸出組件，所述驅動組件用于將源匯單元輸出的壓力液體對自身的推力轉化為自身對儲液組件的推力，所述儲液組件為儲存壓力液體或孔隙水的容器，該容器中的液體與源匯單元輸出的液體不連通，儲液組件在受到驅動組件對自身的推力后通過管道向輸出組件輸送其中的液體，所述控制組件與壓力滲流調節(jié)器相連，用于控制輸入驅動組件的液體的流量，所述輸出組件與儲液組件相連，用于將儲液組件中的壓力液體或孔隙水輸出到三軸壓力室中。

8.如權利要求1所述深地工程原位應力場和滲流場超重力模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述信號采集裝置包含位移、變形、濕度傳感器，用于監(jiān)測試驗過程中試樣的變形和滲流過程。

9.如權利要求2所述深地工程原位應力場和滲流場超重力模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述三軸壓力室還包括軸壓模擬組件、圍壓模擬組件和滲流模擬組件。

10.如權利要求9所述深地工程原位應力場和滲流場超重力模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述軸壓模擬組件與軸壓通道相連，其包括一對位于三軸壓力室內模型的頂部和底部的軸壓壓頭，其中一壓頭固定，另一壓頭可上下移動，在壓力液體的驅動下對模型施加軸向壓力。