[發(fā)明專利]用于地質(zhì)力學(xué)模型試驗預(yù)留洞室的模型體制作裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210467806.6
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114743448B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張強勇;林韓祥;馮雪峰;張瑞新;薛天恩;王鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G09B23/40
• 分類號: G09B23/40
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發(fā)明公開了一種用于地質(zhì)力學(xué)模型試驗預(yù)留洞室的模型體制作裝置及方法，包括底座、十字內(nèi)撐和至少一段圓柱形側(cè)板；每段圓柱形側(cè)板包括四個平行邊弧形柱側(cè)板和四個直角扇形柱側(cè)板，且平行邊弧形柱側(cè)板和直角扇形柱側(cè)板交替拼接在一起組成所述的圓柱形側(cè)板；圓柱形側(cè)板底部固定在底座上，圓柱形側(cè)板內(nèi)部插裝所述的十字內(nèi)撐。通過改變側(cè)板的大小和形狀可以實現(xiàn)任意尺寸、任意洞型的模型體的制作。本發(fā)明解決了地質(zhì)力學(xué)模型試驗中預(yù)留洞室制作困難、不同形式的洞型難以預(yù)制的問題，同時該發(fā)明構(gòu)造簡單、拆卸方便、實用可靠和價格低廉的優(yōu)點，安裝和拆卸等操作方法也易于掌握，具有非常廣闊的推廣應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地下工程試驗裝置，具體地說，是一種模型試驗中制作預(yù)留洞室模型體的裝置及操作方法。

背景技術(shù)

物理模型試驗是地下工程研究的一種重要研究手段，尤其是對地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜、施工難度大的重大工程，模型試驗?zāi)芟扔谠O(shè)計與施工提供試驗數(shù)據(jù)的優(yōu)越性將更加凸顯。

地質(zhì)力學(xué)模型試驗大多針對模型體分層、整體填筑，按照先“先加載、后開挖”的原則進行。而在深部洞室分區(qū)破裂、巖鹽儲氣庫等模型試驗研究中，常常需要在填筑相似材料的同時預(yù)先留出洞室，后續(xù)對預(yù)留洞室的模型體進行研究。而目前對于不同洞型、不同尺寸的預(yù)留洞室的模型體研究較少，主要是因為模型試驗中預(yù)留洞室的洞型和尺寸不易控制，導(dǎo)致制作的預(yù)留洞室的模型體與實際工程相差較大，相似性較差。

目前，國內(nèi)外關(guān)于地質(zhì)力學(xué)模型試驗斷層體制作的試驗裝置和操作方法的研究現(xiàn)狀如下：

申請?zhí)?01110337973.0的發(fā)明專利公開了一種用于真三維模型試驗的立體洞腔成型方法及裝置，該裝置可實現(xiàn)符合實際工程的立體洞腔三維地質(zhì)力學(xué)模型的制作，但是該裝置操作過程比較復(fù)雜，只適用于洞腔一次成型，且成型后還要用相似材料封閉預(yù)留孔，難免造成局部洞型不規(guī)則。

申請?zhí)?01110287254.2的發(fā)明專利公開了一種地質(zhì)力學(xué)模型試驗隱埋洞室的定位與成型方法，該裝置可實現(xiàn)不同形態(tài)、不同直徑的隱埋洞室的空間精確定位，但是該方法在模型材料整體壓實完成后一次性拔模成腔取出木制模具，對隱埋洞室的擾動將很難避免。

申請?zhí)?01110067678.8的發(fā)明專利公開了一種地下工程模型試驗內(nèi)埋洞室的成腔裝置，但是該裝置需要銷桿和環(huán)箍進行固定和拆卸，操作較為復(fù)雜，且對于預(yù)留圓形洞室的模型試驗巖體的制作應(yīng)用性較差。

申請?zhí)?01910936500.9的發(fā)明專利公開了一種混凝土豎井井筒模型制作裝置，該裝置通過約束內(nèi)桶體和外桶體的位置實現(xiàn)混凝土澆筑的一次成型，無法實現(xiàn)在模型體的制作過程中對相似材料分層壓實的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有裝置和技術(shù)的不足，提供一種簡單的、造價低廉的預(yù)留洞室的模型體的制作裝置和操作方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種用于地質(zhì)力學(xué)模型試驗預(yù)留洞室的模型體制作裝置，包括底座、十字內(nèi)撐和多段圓柱形側(cè)板；每段圓柱形側(cè)板包括四個平行邊弧形柱側(cè)板和四個直角扇形柱側(cè)板，四個平行邊弧形柱側(cè)板和四個直角扇形柱側(cè)板的高度相等，平行邊弧形柱側(cè)板和直角扇形柱側(cè)板交替拼接在一起組成所述的圓柱形側(cè)板；相鄰的圓柱形側(cè)板之間插裝在一起，最底層的圓柱形側(cè)板底部插裝在底座上，圓柱形側(cè)板內(nèi)部插裝所述的十字內(nèi)撐。

第二方面，本發(fā)明還提出了一種利用上面所述的用于地質(zhì)力學(xué)模型試驗預(yù)留洞室的模型體制作裝置進行預(yù)留洞室的模型體制作方法，步驟如下：

1)固定底座位置，再插接第一段平行邊弧形柱側(cè)板和直角扇形柱側(cè)板并安裝第一段十字內(nèi)撐；

2)根據(jù)第一段平行邊弧形柱側(cè)板和直角扇形柱側(cè)板的高度，按照確定的材料配比計算、稱重、攪拌均勻相似材料；