[發明專利]復雜條件下大埋深隧洞圍巖穩定與支護模型試驗系統

有效

• 申請號: 202010042958.2
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111208015B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 張強勇;張振杰;向文;段抗;焦玉勇;丁炎志;薛天恩;王斌;李帆;程磊;林韓祥;郭鑫
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01M99/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.復雜條件下大埋深隧洞圍巖穩定與支護模型試驗系統，其特征在于，該系統主要由高壓水密封模型試驗艙、內嵌式高液壓伺服加載系統、高地溫調控系統、高滲透水壓加載系統、微型TBM智能掘進系統、多臂襯砌系統以及自密封高精度測試系統組成；

所述的高壓水密封模型試驗艙，其內部用于容納試驗模型體和高壓水體，試驗模型體與高壓水密封模型試驗艙內壁之間形成高壓水體空間；

所述的內嵌式高液壓伺服加載系統，其內嵌于高壓水密封模型試驗艙上，為所述的試驗模型體提供高地應力；

所述的高地溫調控系統為試驗模型體和高壓水體施加試驗溫度；

所述的高滲透水壓加載系統用于對試驗模型體進行全方位的高滲透水壓加載；

所述的微型TBM智能掘進系統，用于智能開挖不同形狀和尺寸的模型洞室；

所述的多臂襯砌系統，用于模型洞室開挖后的襯砌支護和注漿加固；

所述的多臂襯砌系統包括襯注作業系統、伸縮驅動器、支護控制器和注漿控制器；

所述的自密封高精度測試系統，用于測試模型試驗體內部任意部位的位移、應力和滲壓。

2.如權利要求1所述的復雜條件下大埋深隧洞圍巖穩定與支護模型試驗系統，其特征在于，所述的高壓水密封模型試驗艙由六個鋼制高強反力板組裝而成，其中四塊鋼制高強反力板通過焊接形成環形立方筒結構體，另外兩塊鋼制高強反力板通過高強螺栓與環形立方筒結構體密封連接。

3.如權利要求1所述的復雜條件下大埋深隧洞圍巖穩定與支護模型試驗系統，其特征在于，在高壓水密封模型試驗艙的前面的鋼制高強反力板中心安裝密封開挖窗口。

4.如權利要求1所述的復雜條件下大埋深隧洞圍巖穩定與支護模型試驗系統，其特征在于，所述的高地溫調控系統由水體加熱器、模型加熱器、溫度控制中心和密封隔熱板組成；所述的水體加熱器設置在高壓水體中，為高壓水體加熱至試驗溫度；所述的模型加熱器位于試驗模型體中，將試驗模型體加熱至試驗溫度；所述的溫度控制中心與水體加熱器、模型加熱器相連，用于控制水體加熱器和模型加熱器的溫度；所述的密封隔熱板位于高壓水密封模型試驗艙內，用于阻擋加熱熱量外散。

5.如權利要求1所述的復雜條件下大埋深隧洞圍巖穩定與支護模型試驗系統，其特征在于，所述的高滲透水壓加載系統由多斷面布設的高壓水管、水壓加載裝置和水壓調控系統組成；所述的高壓水管穿過高壓水密封模型試驗艙插入到模型試驗體內部相應位置，水壓加載裝置與高壓水管相連，提供試驗所需的高水壓，水壓調控系統與水壓加載裝置相連，用于實時動態輸入、輸出水壓值。

6.如權利要求5所述的復雜條件下大埋深隧洞圍巖穩定與支護模型試驗系統 ，其特征在于，所述的水壓加載裝置主要由自動變頻增壓泵、水箱、水壓傳感器和高壓水出口組成；自動變頻增壓泵用于提供試驗所需水壓值，水箱用于承載試驗水體，水壓傳感器用于監測輸出水壓，高壓水出口連接多斷面布設的高壓水管，將增壓后的試驗水體注入高壓水密封模型試驗艙內。

7.如權利要求1所述的復雜條件下大埋深隧洞圍巖穩定與支護模型試驗系統，其特征在于，所述襯注作業系統用于實施洞室襯砌支護和注漿加固，伸縮驅動器控制襯注作業系統前進和后退，支護控制器用于控制襯注作業系統襯砌支護時的作用力和速率，注漿控制器用于控制襯注作業系統注漿加固時的注漿壓力和注漿量。

8.如權利要求7所述的復雜條件下大埋深隧洞圍巖穩定與支護模型試驗系統，其特征在于，所述的襯注作業系統主要由伸縮推力塊、注漿管和固定器組成；所述的伸縮推力塊和注漿管安裝在固定器上，伸縮推力塊粘結襯砌管片頂推至洞室洞壁，注漿管穿過襯砌管片，用于向襯砌管片和洞室洞壁的接觸間隙注入加固漿液。