專利名稱：泄水式管片襯砌模型孔隙水壓試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及盾構(gòu)隧道用的管片襯砌模型孔隙水壓試驗(yàn)裝置，尤其涉及一種泄水式 管片襯砌模型孔隙水壓試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
采用泄水式管片襯砌模型孔隙水壓試驗(yàn)裝置進(jìn)行室內(nèi)模型孔隙水壓試驗(yàn)，是研究 泄水式管片襯砌對圍巖孔隙水壓力以及泄流量的影響的一種重要手段?，F(xiàn)有的泄水式管片襯砌模型孔隙水壓試驗(yàn)裝置，包括密閉承壓的箱體，箱體內(nèi)縱 向設(shè)置有圓形PVC管構(gòu)成的隧道模型、模型的下部開有泄水孔、模型的出水端伸出箱體的 側(cè)壁，模型的出水端下方置有儲水容器，箱體的頂壁設(shè)置有與箱體內(nèi)部連通的精密水壓表 和進(jìn)水孔，箱體的前、后壁中部設(shè)有測壓管導(dǎo)出孔，箱體的前、后壁的底部設(shè)置有排水孔。試驗(yàn)時(shí)，先將模擬管片襯砌及其泄水孔的PVC管隧道模型粘結(jié)在箱體上，再在箱 體內(nèi)填充滿砂土 ；填充砂土的同時(shí)，在箱體內(nèi)布置好測壓管，并將測壓管通過測壓管導(dǎo)出孔 與測壓計(jì)相連；隨后關(guān)閉箱體頂蓋，堵住排水管，從入水孔注入設(shè)定水壓的水，待模型出水 端的出水量(速度)穩(wěn)定后，即滲流基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，開始觀測記錄隧道模型出水端的 出水量和測壓計(jì)測出的孔隙水壓力數(shù)據(jù)，即完成一次試驗(yàn)，得到一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)。下一次試驗(yàn) 前，首先關(guān)閉進(jìn)水管閥門，使排水管開啟，將箱體內(nèi)水流完全排出，取出箱體內(nèi)砂土，再更換 粘接上泄水孔密度不同的另一個(gè)PVC管隧道模型，重新填充砂土及布置測壓管，再關(guān)閉箱 體及注水，然后進(jìn)行下一次試驗(yàn)。通過對多次試驗(yàn)得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以得出不同的 泄水孔密度與隧道襯砌圍巖內(nèi)的孔隙水壓力以及泄流量的關(guān)系，從而為盾構(gòu)隧道管片襯砌 的設(shè)計(jì)與施工提供試驗(yàn)依據(jù)。采用現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)存在的問題是除第一次外，每次試驗(yàn)前均需排干 前次試驗(yàn)的余水，取出前次試驗(yàn)填充的砂土，再換PVC管隧道模型，并重新填土、布置測壓 管；注水至滲流基本穩(wěn)定，方可開始試驗(yàn)。其操作極其繁瑣。注水至滲流基本穩(wěn)定需要十天 左右，試驗(yàn)周期長；并且由于每次填充的砂土不可能保證完全一致，從而使其模擬的地層結(jié) 構(gòu)在各次試驗(yàn)間發(fā)生不可預(yù)知的變化，導(dǎo)致各次測試結(jié)果無法建立在模型土物理力學(xué)參數(shù) 一致的基礎(chǔ)上，各次試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可對比性差，分析得出的數(shù)據(jù)誤差大，其作為設(shè)計(jì)和施工的 試驗(yàn)依據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供泄水式管片襯砌模型孔隙水壓試驗(yàn)裝置，用該種試驗(yàn)裝置 進(jìn)行試驗(yàn)操作簡單，試驗(yàn)周期短，試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高、可靠性好，能為盾構(gòu)隧道的設(shè)計(jì)和施 工提供更加有效可靠準(zhǔn)確的試驗(yàn)依據(jù)，從而更好的保證隧道的安全和經(jīng)濟(jì)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是一種泄水式管片襯砌模型孔隙水 壓試驗(yàn)裝置，包括箱蓋，箱體，箱體的前、后壁中部設(shè)有測壓管導(dǎo)出孔，箱體的前、后壁的底 部設(shè)置有排水孔，箱蓋上有與箱體內(nèi)部連通的精密水壓表和進(jìn)水孔，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是所述的箱體內(nèi)縱向設(shè)置有圓形PVC管構(gòu)成的內(nèi)模、內(nèi)模的下部開有內(nèi)模泄水孔、內(nèi)模的出水端伸 出箱體的側(cè)壁；內(nèi)模的出水端下方置有儲水容器；內(nèi)模上外套有鋼質(zhì)的外模，外模上開有 外模泄水孔，內(nèi)模泄水孔的數(shù)量少于或等于外模泄水孔，任一內(nèi)模泄水孔均與相應(yīng)的外模 泄水孔對齊。采用本發(fā)明進(jìn)行試驗(yàn)的原理是外模模擬管片襯砌，內(nèi)模泄水孔模擬管片襯砌的 泄水孔；具體試驗(yàn)方法是第一次試驗(yàn)，將PVC管內(nèi)模插入套合在外模上，并將內(nèi)模泄水孔與外模泄水孔對 齊，內(nèi)模與外模的出水端粘接。再在箱體內(nèi)填充滿砂土 ；填充砂土的同時(shí)，在箱體內(nèi)布置好 測壓管，并將測壓管通過測壓管導(dǎo)出孔與測壓計(jì)相連；隨后關(guān)閉箱體頂蓋，關(guān)閉排水管，從 入水孔注入設(shè)定水壓的水，待內(nèi)模出水端的出水量(速度)穩(wěn)定后，即滲流基本達(dá)到穩(wěn)定狀 態(tài)時(shí)，開始觀測記錄內(nèi)模出水端的出水量和測壓計(jì)測出的孔隙水壓力數(shù)據(jù)，即完成一次試 驗(yàn)，得到一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)。下一次及以后的試驗(yàn)，首先關(guān)閉進(jìn)水管閥門，打開排水管，將箱體內(nèi)水位排至內(nèi)模 部位以下，即可將前次試驗(yàn)的PVC管內(nèi)模取出，新插入泄水孔密度不同的PVC管內(nèi)模，將內(nèi) 模泄水孔與外模泄水孔對齊，內(nèi)模與外模的出水端粘接，重新按設(shè)定水壓注水，至內(nèi)模出水 端的出水量(速度)穩(wěn)定后即可進(jìn)行下一次試驗(yàn)。通過對多次試驗(yàn)得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以得出不同泄水孔密度與隧道襯砌圍 巖內(nèi)的孔隙水壓力以及泄流量的關(guān)系，為盾構(gòu)隧道管片襯砌的設(shè)計(jì)與施工提供試驗(yàn)依據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是一、在進(jìn)行第二次試驗(yàn)及以后的試驗(yàn)時(shí)，排水操作只需將水位排至內(nèi)模管部位及 以下，能夠方便內(nèi)模與外膜出水端的粘接即可，無需將水完全排干，從而新一次試驗(yàn)的注水 至出水端出水量穩(wěn)定的時(shí)間縮短一半，由原來的十天減至五天左右，整個(gè)試驗(yàn)的周期大大 減少，效率高。二、由于外模固定在箱體內(nèi)，外模的外模泄水孔數(shù)量多于或等于內(nèi)模泄水孔，在外 模的腔內(nèi)可以套上不同泄水孔密度的內(nèi)模，均能使內(nèi)模泄水孔與外模泄水孔對齊，不會對 內(nèi)模泄水孔的泄水造成影響。因此，模擬不同模泄水密度的試驗(yàn)，更換不同泄水孔密度的內(nèi) 模時(shí)，只在外模腔內(nèi)進(jìn)行，而外模及箱體內(nèi)的填充土均不變，無需取土、重新填土和布置測 壓管，操作更為簡單方便。三、同時(shí)，由于各次試驗(yàn)時(shí)不同泄水孔密度的內(nèi)模的更換，只是在外模的腔內(nèi)進(jìn) 行。模擬管片襯砌的外模與箱體間的填充土(模型土)仍為前次試驗(yàn)的外模與填充土，使 每次試驗(yàn)時(shí)的砂土完全一致，各次測試結(jié)果建立在模型土物理力學(xué)參數(shù)(如密度、孔隙率) 一致的基礎(chǔ)上，從而各次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)具有可對性，分析得出的數(shù)據(jù)誤差小、準(zhǔn)確，能為隧道 的設(shè)計(jì)和施工提供更加準(zhǔn)確可靠的試驗(yàn)依據(jù)，從而更好的保證隧道的安全和經(jīng)濟(jì)。上述的外模出水端與箱體側(cè)壁接觸處通過焊接緊密連接，外模的另一端的下部置 于箱體側(cè)壁焊接的支撐塊上。這樣既方便箱體與外模的連接安裝，又能保證箱體與外模的連接牢固，出水端的 連接處不漏水。上述的排水管上還設(shè)有閥門，這樣試驗(yàn)后需排水時(shí)開啟閥門時(shí)即可，開始試驗(yàn)及 試驗(yàn)中，關(guān)閉閥門即可，方便試驗(yàn)后的排水和試驗(yàn)中的儲水。
上述的內(nèi)模及外模的出水端的高度低于另一端的高度。這樣試驗(yàn)時(shí)，通過內(nèi)模泄 水孔進(jìn)入內(nèi)模腔內(nèi)的水能完全通過內(nèi)模出水端流出供測試，保證泄水量的測量準(zhǔn)確。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的正剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例的外模的正視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)模的正視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例圖1-4示出，本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為，一種泄水式管片襯砌模型孔隙水壓 試驗(yàn)裝置，包括箱蓋la，箱體1，箱體1的前、后壁中部設(shè)有測壓管導(dǎo)出孔6，箱體1的前、后 壁的底部設(shè)置有排水孔7，箱蓋Ia上有與箱體1內(nèi)部連通的精密水壓表5和進(jìn)水孔4。箱體1內(nèi)縱向設(shè)置有圓形PVC管構(gòu)成的內(nèi)模3、內(nèi)模3的下部開有內(nèi)模泄水孔3a、 內(nèi)模3的出水端伸出箱體1的側(cè)壁；內(nèi)模3的出水端下方置有儲水容器8 ；內(nèi)模3上外套有 鋼質(zhì)的外模2，外模2上開有外模泄水孔加。內(nèi)模泄水孔3a的數(shù)量少于或等于外模泄水孔 2a,任一內(nèi)模泄水孔3a均與相應(yīng)的外模泄水孔加對齊。本例的外模2出水端與箱體1側(cè)壁接觸處通過焊接緊密連接，外模2的另一端的 下部置于箱體1側(cè)壁焊接的支撐塊11上。排水管7上還設(shè)有閥門。內(nèi)模3及外模2的出 水端的高度低于另一端的高度。
權(quán)利要求
1.一種泄水式管片襯砌模型孔隙水壓試驗(yàn)裝置，包括箱蓋(Ia)，箱體(1)，箱體(1)的 前、后壁中部設(shè)有測壓管導(dǎo)出孔(6)，箱體(1)的前、后壁的底部設(shè)置有排水孔(7)，箱蓋 (Ia)上有與箱體(1)內(nèi)部連通的精密水壓表( 和進(jìn)水孔G)，其特征在于所述的箱體 ⑴內(nèi)縱向設(shè)置有圓形PVC管構(gòu)成的內(nèi)模(3)、內(nèi)模(3)的下部開有內(nèi)模泄水孔(3a)、內(nèi)模 ⑶的出水端伸出箱體⑴的側(cè)壁；內(nèi)模⑶的出水端下方置有儲水容器⑶；內(nèi)模⑶上 外套有鋼質(zhì)的外模O)，外模(2)上開有外模泄水孔( )，內(nèi)模泄水孔(3a)的數(shù)量少于或 等于外模泄水孔( )，任一內(nèi)模泄水孔(3a)均與相應(yīng)的外模泄水孔Oa)對齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泄水式管片襯砌模型孔隙水壓試驗(yàn)裝置，其特征是所述的 外模O)出水端與箱體(1)側(cè)壁接觸處通過焊接緊密連接，外模O)的另一端的下部置于 箱體(1)側(cè)壁焊接的支撐塊(11)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的泄水式管片襯砌模型孔隙水壓試驗(yàn)裝置，其特征是，所述 的排水管(7)上還設(shè)有閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的泄水式管片襯砌模型孔隙水壓試驗(yàn)裝置，其特征是，所述 的內(nèi)模(3)及外模O)的出水端的高度低于另一端的高度。
全文摘要
一種泄水式管片襯砌模型孔隙水壓試驗(yàn)裝置，其箱體(1)內(nèi)縱向設(shè)置有圓形PVC管構(gòu)成的內(nèi)模(3)、內(nèi)模(3)的下部開有內(nèi)模泄水孔(3a)、內(nèi)模(3)的出水端伸出箱體(1)的側(cè)壁；內(nèi)模(3)的出水端下方置有儲水容器(8)；內(nèi)模(3)上外套有鋼質(zhì)的外模(2)，外模(2)上開有與內(nèi)模泄水孔(3a)周向位置相同的外模泄水孔(2a)，內(nèi)模泄水孔(3a)的數(shù)量少于或等于外模泄水孔(2a)，任一內(nèi)模泄水孔(3a)均與相應(yīng)的外模泄水孔(2a)對齊。用該種試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)操作簡單，試驗(yàn)周期短，試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高、可靠性好，能為盾構(gòu)隧道的設(shè)計(jì)和施工提供更加有效可靠準(zhǔn)確的試驗(yàn)依據(jù)，從而更好的保證隧道的安全和經(jīng)濟(jì)。
文檔編號G01N15/08GK102135491SQ20111000061
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者晏啟祥, 程曦, 馬婷婷 申請人:西南交通大學(xué)