[發明專利]一種富水斷層隧道掌子面突水演化模擬試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202110349979.3
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113030400A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 王進尚;王玉玲;王浩;王樹磊;劉應然
• 申請（專利權）人: 鄭州工程技術學院
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 徐昶

1.一種富水斷層隧道掌子面突水演化模擬試驗裝置，其特征在于，包括：水壓加載系統、模擬箱體、分層鋪設在所述模擬箱體內的模擬土層、信息監測系統和模擬隧道開挖系統；所述土層中布置模擬斷層，且所述土層中形成擾動破壞帶、有效隔水帶、誘導斷層帶和斷層破壞帶；

所述水壓加載系統利用向加壓罐先加入水后注入空氣起到保壓作用，保障所述信息監測系統恒壓穩定；所述信息監測系統包括多個應力監測點，所述應力監測點均布在所述模擬斷層與模擬隧道周圍用于監測變形動態過程；所述模擬隧道開挖系統包括開挖盾構機。

2.根據權利要求1所述的富水斷層隧道掌子面突水演化模擬試驗裝置，其特征在于，所述開挖盾構機的前端安裝開挖盾構機刀盤，開挖桿體外面PVC套管起支護作用，隨著鉆頭的鉆進后，PVC套管起支護作用。

3.根據權利要求1所述的富水斷層隧道掌子面突水演化模擬試驗裝置，其特征在于，所述模擬斷層為填充的弱性材料。

4.根據權利要求1所述的富水斷層隧道掌子面突水演化模擬試驗裝置，其特征在于，還包括圍巖變形模擬系統，能夠模擬預收斂變形、收斂變形和擠出變形。

5.根據權利要求1所述的富水斷層隧道掌子面突水演化模擬試驗裝置，其特征在于，所述加壓罐上設有高壓注水管高壓注水管伸入所述模擬箱體，在進水管均勻布置出花灑狀水孔。

6.使用權利要求1～5任一所述的模擬試驗裝置判別富水斷層隧道掌子面突水的方法，其特征在于，包括以下步驟：

分別觀測所述擾動破壞帶、有效隔水帶、誘導斷層帶和斷層破壞帶的厚度；擾動破壞帶、有效隔水帶、誘導斷層帶的厚度之和大于等于隔水層總厚度時，判斷發生富水斷層隧道掌子面突水。