專利名稱：相似模型試驗(yàn)中隱伏水體或充水巖溶管道系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種地質(zhì)力學(xué)領(lǐng)域，尤其是一種相似模型試驗(yàn)中隱伏水體或充水
巖溶管道系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國(guó)巖溶分布面積廣，在巖溶地區(qū)修建地下隧道工程或開挖巷道，施工中極易誘 導(dǎo)大規(guī)模、突發(fā)性的突水災(zāi)害。我國(guó)學(xué)者開展了大量的突水研究工作，但也存在明顯的弱 點(diǎn)，在做突水試驗(yàn)的基本模型時(shí)， 一般使用均一材料，簡(jiǎn)化的鋪設(shè)巖土層。實(shí)際工程中，受地 質(zhì)構(gòu)造和溶蝕作用等因素影響，工程巖土體中往往存在著很多的不良地質(zhì)體，如隱伏水體 或充水巖溶管道。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模擬逼真， 可用于模擬開挖或其他因素影響下的隧(巷)施工過程，采集塌方前兆信息，研究施工過程 力學(xué)、塌方和圍巖變形規(guī)律，有利于實(shí)際工程的安全施工與災(zāi)害預(yù)警的相似模型試驗(yàn)中隱 伏水體或充水巖溶管道系統(tǒng)。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案 —種相似模型試驗(yàn)中隱伏水體或充水巖溶管道系統(tǒng)，包括試驗(yàn)臺(tái)架，試驗(yàn)臺(tái)架內(nèi) 鋪設(shè)有若干層相似材料，相似材料中開挖有隧道，相似材料中設(shè)置有隱伏水體或充水巖溶 管道，隱伏水體或充水巖溶管道通過進(jìn)出水管與試驗(yàn)臺(tái)架外部的加壓泵連接，加壓泵與控 制裝置連接。 所述試驗(yàn)臺(tái)架為剛性透明臺(tái)架。 本實(shí)用新型中的相似材料和控制裝置均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。 本實(shí)用新型按照實(shí)際工程中的隱伏水體或充水巖溶管道形狀，通過相似比換算 后，用可溶性好的鹽巖預(yù)制隱伏水體或充水巖溶管道；相似材料鋪設(shè)時(shí)，將鹽巖預(yù)制體埋入 實(shí)際工程中的隱伏水體或充水巖溶管道相應(yīng)位置；材料鋪設(shè)完畢后，注水溶解鹽巖預(yù)制體， 并抽出鹽巖溶液，然后用加壓泵注水加壓，從而成功構(gòu)造了模型試驗(yàn)中隱伏水體或充水巖 溶管道；加壓泵具有定流量、變流量和定壓力三個(gè)檔位選擇，與工程中實(shí)際水力邊界條件相 吻合；定流量控制可保證加壓泵以恒定的流量向隱伏水體或充水巖溶管道內(nèi)部注水；變流 量控制可保證按變流量曲線(由實(shí)測(cè)變流量曲線經(jīng)相似比換算得到)向隱伏水體或充水巖 溶管道內(nèi)部注水；定壓力控制可保證加壓泵以恒定的壓力向隱伏水體或充水巖溶管道內(nèi)部 注水，即隱伏水體或充水巖溶管道內(nèi)部水壓不變； 本實(shí)用新型隱伏水體或巖溶管道形成前，進(jìn)(出)水管和加壓泵可斷續(xù)向模型中 注水和抽水，從而溶解隱伏水體或巖溶管道預(yù)制體，形成模型中隱伏水體或巖溶管道；隱伏 水體或巖溶管道形成后，控制裝置與加壓泵可通過定流量、變流量或定壓力三個(gè)檔位控制 隱伏水體或充水巖溶管道水力條件，經(jīng)由進(jìn)(出)水管向隱伏水體或巖溶管道內(nèi)注水。[0010] 本實(shí)用新型研究了模型試驗(yàn)中隱伏水體或充水巖溶管道的埋設(shè)裝置和方法，解決
了隱伏水體或充水巖溶管道的埋設(shè)和模擬問題。將隱伏水體或充水巖溶管道埋入模型試驗(yàn) 相似材料中，與前人研究相比，與工程實(shí)踐更接近，所得出的突水理論研究成果適用范圍更廣。 本實(shí)用新型解決了模型試驗(yàn)中隱伏水體與充水巖溶管道構(gòu)造和埋設(shè)問題，具有以 下優(yōu)點(diǎn) 1、能成功的將隱伏水體或充水巖溶管道埋入相似模型； 2、洞壁與實(shí)際工程中隱伏水體或充水巖溶管道吻合； 3、能保證相似材料成功鋪設(shè)，材料鋪設(shè)過程中，不至于在隱伏水體或充水巖溶管 道處產(chǎn)生塌方，以致不能在相似模型中形成隱伏水體或充水巖溶管道； 4、控制裝置可根據(jù)工程背景與模擬需要，通過加壓泵控制相似材料內(nèi)隱伏水體或 巖溶管道水力條件(定流量、變流量或定壓力)，其中，流量曲線或壓力條件可依據(jù)工程實(shí) 測(cè)資料和相似理論換算得到。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖； 其中1.相似材料頂面；2.進(jìn)出水管；3.試驗(yàn)臺(tái)架；4.隱伏水體或充水巖溶管道； 5.隧(巷)道；6.相似材料；7.加壓泵，8.控制裝置，
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。 圖1中，一種相似模型試驗(yàn)中隱伏水體或充水巖溶管道系統(tǒng)，包括試驗(yàn)臺(tái)架3，試 驗(yàn)臺(tái)架3內(nèi)鋪設(shè)有若干層相似材料6，相似材料6中開挖有隧(巷)道5，相似材料中6設(shè) 置有隱伏水體或充水巖溶管道4，隱伏水體或充水巖溶管道4通過進(jìn)出水管2與試驗(yàn)臺(tái)架3 外部的加壓泵7連接，加壓泵7與控制裝置8連接。 所述試驗(yàn)臺(tái)架3為剛性透明臺(tái)架。 —種相似模型試驗(yàn)中隱伏水體或充水巖溶管道系統(tǒng)的埋設(shè)方法，包括以下步驟 A.鋪設(shè)相似材料6，將相似材料6依據(jù)工程背景中巖土體強(qiáng)度在試驗(yàn)臺(tái)架3中分 層鋪設(shè)，且可按實(shí)際巖土層傾角鋪設(shè)； B.埋入鹽巖預(yù)制體，當(dāng)相似材料6鋪設(shè)到隱伏水體或巖溶管道4所在位置時(shí)，將由 可溶鹽巖預(yù)制而成預(yù)定形狀的隱伏水體或巖溶管道埋4入相似材料中，然后繼續(xù)鋪設(shè)上覆 巖土相似材料層直至到達(dá)預(yù)定相似材料頂面1位置； C.隧道5的開挖，隧道5所在位置先按正常巖土相似材料層鋪設(shè)，在后期試驗(yàn)過程 中開挖； D.隱伏水體或巖溶管道4的制備，后期通過加壓泵7向可溶鹽巖預(yù)制體內(nèi)注水溶 解可溶鹽巖預(yù)制體，并抽出鹽巖溶液，然后用加壓泵7注水加壓，從而成功構(gòu)造了模型試驗(yàn) 中隱伏水體或充水巖溶管道4，可保證在相似材料6夯實(shí)過程中，不在隱伏水體或充水巖溶 管道6處產(chǎn)生塌方，并通過控制裝置8和加壓泵7控制相似材料6內(nèi)隱伏水體或巖溶管道 4水力條件。
權(quán)利要求一種相似模型試驗(yàn)中隱伏水體或充水巖溶管道系統(tǒng)，包括試驗(yàn)臺(tái)架，其特征在于試驗(yàn)臺(tái)架內(nèi)鋪設(shè)有若干層相似材料，相似材料中開挖有隧道，相似材料中設(shè)置有隱伏水體或充水巖溶管道，隱伏水體或充水巖溶管道通過進(jìn)出水管與試驗(yàn)臺(tái)架外部的加壓泵連接，加壓泵與控制裝置連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相似模型試驗(yàn)中隱伏水體或充水巖溶管道系統(tǒng)，其特征在 于所述試驗(yàn)臺(tái)架為剛性透明臺(tái)架。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種相似模型試驗(yàn)中隱伏水體或充水巖溶管道系統(tǒng)，包括試驗(yàn)臺(tái)架，試驗(yàn)臺(tái)架內(nèi)鋪設(shè)有若干層相似材料，相似材料中開挖有隧道，相似材料中設(shè)置有隱伏水體或充水巖溶管道，隱伏水體或充水巖溶管道通過進(jìn)出水管與試驗(yàn)臺(tái)架外部的加壓泵連接，加壓泵與控制裝置連接。本實(shí)用新型研究了模型試驗(yàn)中隱伏水體或充水巖溶管道系統(tǒng)，解決了隱伏水體或充水巖溶管道的埋設(shè)和模擬問題。將隱伏水體或充水巖溶管道埋入模型試驗(yàn)相似材料中，與前人研究相比，與工程實(shí)踐更接近，所得出的突水理論研究成果適用范圍更廣。
文檔編號(hào)G01N3/00GK201464275SQ200920030888
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者馮現(xiàn)大, 李利平, 李術(shù)才, 李樹忱, 許振浩 申請(qǐng)人:山東大學(xué)