[發明專利]用于隧道穩態滲流場模型試驗的浸潤線準確測量方法

有效

• 申請號: 202110744620.6
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113358544B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 何川;蒙偉;嚴健;郭德平;李瑞林;唐進才;唐俊林;馮智;劉鵬
• 申請（專利權）人: 西南交通大學;敘鎮鐵路有限責任公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 王大剛

本發明公開了用于隧道穩態滲流場模型試驗的浸潤線準確測量方法，包括當圍巖裝填至隧道上方一定距離處，等間距布置被薄膜材料包裹的帶孔鋼管，然后繼續裝填圍巖并壓實至設計位置；將孔隙水壓力計傳感器從鋼管未密封的一端放入，且放入鋼管的底部，并記錄孔隙水壓力計傳感器的編號；在隧道開挖發生滲流后，經過一定時間則會達到穩定的滲流狀態，此時，通過孔隙水壓力計傳感器獲取的水壓，將此水壓除以水的容重即為浸潤線到鋼管底部的距離；將不同鋼管中獲取的浸潤線位置在圖中用曲線描繪出來即可獲得沿隧道橫截面準確的浸潤線分布；本發明可顯著提高隧道附近的浸潤線位置的測量精度，且適用于所有潛水含水層隧道穩態滲流場的模型試驗。

技術領域

本發明涉及隧道工程技術領域，尤其涉及一種用于隧道穩態滲流場模型試?驗的浸潤線準確測量方法。

背景技術

通常，隧道位于潛水含水層中。因此，在潛水含水層中開挖隧道會降低地?下水位，還可能會破壞隧道附近的生態環境。此外，隧道開挖對生態環境的影?響也被廣泛報道，例如，中國滬昆高鐵茅坪山隧道在施工中的涌排水就導致了?農田地表失水。

為研究隧道開挖后的滲流場，了解隧道開挖對生態環境的影響，大量學者?開展了隧道滲流場的模型試驗。然而，在隧道滲流場的模型試驗中，對于浸潤?線位置的測量較少報道。在目前報道的文獻中，常在模型箱的圍巖中設置一排?水平的等間距測壓管，如圖1所示，通過讀取測壓管內的水位高度來反映隧道?模型箱內的實際水頭高度(即浸潤線位置)，然而，此類方法讀取得到的浸潤線?位置較實際浸潤線位置偏低。

隧道開挖后在穩態滲流場中的等勢線2如圖1所示，由圖1可知，離隧道?越遠，等勢線2越趨于垂直，因此，在圖2中D點的測壓管讀取得到的水位高?度為F點的高度，與實際浸潤線高度較為一致；但在圖1中A點的測壓管，讀?取得到的水位高度為B點的高度，其實際浸潤線高度為C點的高度，可見，在?隧道附近通過測壓管讀取得到的水位高度較實際浸潤線高度偏低，且離隧道越?近，通過測壓管讀取得到的水位高度與實際浸潤線高度的偏差越大。圖1中還?示出了測壓管位置1、等勢線2、降落漏斗/浸潤線/降低后的地下水位3、初始地下水位4、A點實際浸潤線高度5、A點測壓管的水位高度6、隧道7、潛水含?水層8、補給邊界9、隔水層/不透水邊界10。

而浸潤線是影響地表植被生長的重要因素，因此，在隧道滲流場的模型試?驗中，確定隧道開挖后準確的浸潤線位置對于了解隧道開挖對生態環境的影響?至關重要。

故需要研發出一種用于隧道穩態滲流場模型試驗的浸潤線準確測量方法來?解決上述問題。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題設計了一種用于隧道穩態滲流場模?型試驗的浸潤線準確測量方法。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

用于隧道穩態滲流場模型試驗的浸潤線準確測量方法，包括以下步驟：

S1、用薄膜材料包裹密封鋼管的底端和側壁，其中，薄膜材料為透水，但?由滲透系數比圍巖滲透系數小的材料制成；其中鋼管為側壁上設置有多個孔洞?的管狀結構；

S2、在隧道滲流場的模型試驗中，當圍巖裝填至隧道上方一定距離處，則?等間距布置多個被薄膜材料包裹的鋼管，被薄膜材料包裹的一端管口朝下，然?后繼續裝填圍巖并壓實至設計位置；

S3、將多個孔隙水壓力計傳感器分別對應從多個鋼管的上端放入，且放入?鋼管的底部，并記錄孔隙水壓力計傳感器的編號；

S4、模擬隧道開挖，在發生滲流后，經過一定時間達到穩定的滲流狀態時?候，測量孔隙水壓力計傳感器獲取的水壓，將此水壓除以水的容重即得到浸潤?線到鋼管底部的距離；

S5、將不同鋼管中獲取的浸潤線位置在圖中用曲線描繪出來即可獲得沿隧?道橫截面準確的浸潤線分布。

具體地，在步驟S1前設置有步驟S0，步驟S0包括：加工具有一定剛度的?帶孔鋼管。