專利名稱：隧洞裂隙涌水模擬試驗(yàn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及隧道工程、采礦巷道等領(lǐng)域，特別涉及一種隧洞裂隙涌水模擬試驗(yàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
滲流破壞一直是困擾地下工程的難題，尤其是深埋隧道、水工隧道、采礦巷道和海底隧道等，由于這些工程一般處于地下水位以下，加上富水溶洞，導(dǎo)水?dāng)鄬拥葟?fù)雜地質(zhì)條件的影響，使得突泥涌水地質(zhì)災(zāi)害時(shí)常發(fā)生，往往造成嚴(yán)重的工程事故。所以對(duì)隧洞開挖擾動(dòng)所引起的滲流破壞進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)與分析，是保證隧洞安全、隧道施工順利進(jìn)行的一項(xiàng)重要工作?，F(xiàn)有的模擬試驗(yàn)通常是應(yīng)力場(chǎng)和滲流場(chǎng)分開進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M，這樣往往不能反映出真實(shí)的隧洞開挖與涌水過程及其影響因素和規(guī)律，同時(shí)也無法觀察到涌水路徑，難以對(duì)隧道的設(shè)計(jì)和施工提供更有價(jià)值的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和可靠的有針對(duì)性的防水施工措施，從而不能很好的保證隧道建設(shè)的安全和效率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種隧洞裂隙涌水模擬試驗(yàn)設(shè)備。該設(shè)備能更真實(shí)的反映隧洞開挖與涌水過程的影響因素和規(guī)律，還能觀察到涌水路徑，得到平面裂隙的時(shí)空變化及其開展規(guī)律，可對(duì)隧道的設(shè)計(jì)和施工提供更有價(jià)值的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和更可靠的有針對(duì)性的防水施工措施，從而能很好的保證隧道建設(shè)的安全和效率。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，一種隧洞裂隙涌水模擬試驗(yàn)設(shè)備，其組成是:長(zhǎng)方體的試驗(yàn)土體箱由底板、透明的頂板和四周的側(cè)板構(gòu)成，所述的頂板的中部設(shè)有圓形門蓋、頂板的一側(cè)設(shè)有矩形門蓋；側(cè)板由外部的加載板和內(nèi)部的滲水板疊合而成，且側(cè)板的兩端卡有卡槽、滲水板與卡槽固定連接；相鄰的卡槽通過柔性材料連接。所述的試驗(yàn)土體箱置于框狀的反力架中，卡槽與反力架之間布置有千斤頂，千斤頂?shù)牡撞堪惭b在反力架上；反力架的底部固定有底板，頂部安裝有透明的蓋板，蓋板內(nèi)表面的四周設(shè)置密封條；千斤頂與液壓動(dòng)力裝置相連。所述的反力架上插有進(jìn)水管，進(jìn)水管的另一端與加壓進(jìn)水裝置相連，進(jìn)水管上還連接有流量表、進(jìn)水管閥門、壓力表。所述的試驗(yàn)土體箱在圓形門蓋和矩形門蓋正下方的底部均設(shè)有出水管，出水管上設(shè)有出水管閥門，出水管末端下方為集水容器。本實(shí)用新型的工作工程和原理是:試驗(yàn)土體箱內(nèi)放置按相似比配置的土體，或采用原狀土，以模擬不同的圍巖等級(jí)。同時(shí)，在土體中埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)、位移計(jì)、土壓力盒。液壓動(dòng)力裝置控制各自千斤頂與各自的推力大小通過加載板及滲水板對(duì)試驗(yàn)土體箱內(nèi)的土體進(jìn)行加壓，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同圍巖壓力的模擬。待圍巖應(yīng)力達(dá)到設(shè)定大小時(shí)，打開試驗(yàn)土體箱頂板上的矩形門蓋或者圓形門蓋，以對(duì)隧道不同的開挖形式進(jìn)行模擬。然后蓋上矩形門蓋或者圓形門蓋，再蓋上反力架的蓋板，使反力架與試驗(yàn)土體箱間形成一個(gè)封閉的滲水腔。再通過加壓進(jìn)水裝置向滲水腔充水、 并達(dá)到設(shè)定的水壓。[0010]在土壓力和水壓力均達(dá)到需要后，抽取出某一側(cè)的加載板，此時(shí)水從該方向滲入 土體試驗(yàn)箱，通過抽取不同位置(側(cè)面)或不同位置組合的加載板，可以模擬不同的滲流方向。[0011]在試驗(yàn)過程中，預(yù)埋的孔隙水壓力計(jì)、位移計(jì)、土壓力盒，分別測(cè)試孔隙水壓力、土 體位移、土壓力。[0012]通過對(duì)集水容器的實(shí)時(shí)觀測(cè)和記錄，可以得出滲流速度和滲流量。[0013]同時(shí)，由于頂板和蓋板均透明，因此可以在試驗(yàn)土體箱頂部采用高像素的數(shù)碼相 機(jī)對(duì)土體進(jìn)行拍照，高速攝影儀實(shí)時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)土體進(jìn)行攝影，得到動(dòng)態(tài)影像，以清晰觀察和記 錄土顆粒和水的運(yùn)動(dòng)路徑，得到平面裂隙的時(shí)空變化及其開展規(guī)律。[0014]再結(jié)合測(cè)試時(shí)給定的圍巖壓力、隧洞的開挖形式、不同滲流方向及測(cè)試儀器測(cè)得 的孔隙水壓力、土體位移、土壓力即可得到滲流速度、滲流量、平面裂隙的時(shí)空變化及其開 展規(guī)律與圍巖條件、地下水、開挖形式等因素的相互關(guān)系。[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的收益效果是:[0016]本實(shí)用新型的試驗(yàn)設(shè)備在試驗(yàn)時(shí)既能從不同方向向土體施加不同的載荷，以模擬 不同的圍巖壓力、同時(shí)也能從不同方向以不同的水壓進(jìn)行土體滲水，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)力和滲流 的耦合作用下隧洞開挖的裂隙涌水模擬試驗(yàn)，還能觀察與記錄到涌水路徑，清楚了解其滲 流通道的分布和路徑，得到平面裂隙的時(shí)空變化及其開展規(guī)律；結(jié)合實(shí)時(shí)測(cè)得的土體和水 流參數(shù)，能更真實(shí)的分析得到隧洞開挖與涌水過程的影響因素和規(guī)律，可對(duì)隧道的設(shè)計(jì)和 施工提供更有價(jià)值的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和更可靠的有針對(duì)性的防水施工措施，從而能很好的保證隧 道建設(shè)的安全和效率。[0017]下面結(jié)合具體附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


[0018]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例去掉蓋板和頂板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。[0019]圖1中8是土體，9是水。
具體實(shí)施方式
[0020]實(shí)施例[0021]圖1示出，本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
是，一種隧洞裂隙涌水模擬試驗(yàn)設(shè)備， 其組成是:[0022]長(zhǎng)方體的試驗(yàn)土體箱I由底板、透明的頂板和四周的側(cè)板構(gòu)成，所述的頂板的中 部設(shè)有圓形門蓋2a、頂板的一側(cè)設(shè)有矩形門蓋2b ;側(cè)板由外部的加載板3a和內(nèi)部的滲水板 3b疊合而成,且側(cè)板的兩端卡有卡槽3c、滲水板3b與卡槽3c固定連接；相鄰的卡槽3c通 過柔性材料3d連接。[0023]所述的試驗(yàn)土體箱I置于框狀的反力架4中，卡槽3c與反力架4之間布置有千斤 頂5，千斤頂5的底部安裝在反力架4上；反力架4的底部固定有底板，頂部安裝有透明的 蓋板，蓋板內(nèi)表面的四周設(shè)置密封條；千斤頂5與液壓動(dòng)力裝置相連。[0024]所述的反力架4上插有進(jìn)水管6a，進(jìn)水管6a的另一端與加壓進(jìn)水裝置6相連，進(jìn)水管6a上還連接有流量表6b、進(jìn)水管閥門6c、壓力表6d。所述的試驗(yàn)土體箱I在圓形門蓋2a和矩形門蓋2b正下方的底部均設(shè)有出水管7，出水管7上設(shè)有出水管閥門7a，出水管7末端下方為集水容器7b。本實(shí)用新型的集水容器7b可以采用帶刻度的集水容器，以便于對(duì)滲水量的實(shí)時(shí)觀測(cè)和記錄。蓋板和頂板可以采用鋼化有機(jī)玻璃制成，這樣既能滿足強(qiáng)度要求又能滿足可視性。
權(quán)利要求1.一種隧洞裂隙涌水模擬試驗(yàn)設(shè)備，其特征是: 長(zhǎng)方體的試驗(yàn)土體箱(I)由底板、透明的頂板和四周的側(cè)板構(gòu)成，所述的頂板的中部設(shè)有圓形門蓋(2a)、頂板的一側(cè)設(shè)有矩形門蓋(2b);側(cè)板由外部的加載板(3a)和內(nèi)部的滲水板(3b)疊合而成,且側(cè)板的兩端卡有卡槽(3c)、滲水板(3b)與卡槽(3c)固定連接；相鄰的卡槽(3c)通過柔性材料(3d)連接； 所述的試驗(yàn)土體箱(I)置于框狀的反力架(4)中，卡槽(3c)與反力架(4)之間布置有千斤頂(5)，千斤頂(5)的底部安裝在反力架(4)上；反力架(4)的底部固定有底板，頂部安裝有透明的蓋板，蓋板內(nèi)表面的四周設(shè)置密封條；千斤頂(5)與液壓動(dòng)力裝置相連；所述的反力架(4)上插有進(jìn)水管(6a)，進(jìn)水管^a)的另一端與加壓進(jìn)水裝置(6)相連，進(jìn)水管^a)上還連接有流量表(6b)、進(jìn)水管閥門(6c)、壓力表(6d)； 所述的試驗(yàn)土體箱(I)在圓形門蓋(2a)和矩形門蓋(2b)正下方的底部均設(shè)有出水管(7)，出水管(7)上設(shè) 有出水管閥門(7a)，出水管(7)末端下方為集水容器(7b)。
專利摘要一種隧洞裂隙涌水模擬試驗(yàn)設(shè)備，其組成是試驗(yàn)土體箱由底板、透明的頂板和四周的側(cè)板構(gòu)成，頂板設(shè)有圓形門蓋、矩形門蓋；側(cè)板由外部的加載板和內(nèi)部的滲水板疊合而成，且側(cè)板的兩端卡有卡槽、滲水板與卡槽固定連接；相鄰的卡槽通過柔性材料連接；試驗(yàn)土體箱置于框狀的反力架中，卡槽與反力架之間布置有千斤頂；反力架上插有與加壓進(jìn)水裝置相連的進(jìn)水管；試驗(yàn)土體箱的底部均設(shè)有出水管，出水管末端下方為集水容器。該設(shè)備進(jìn)行模擬試驗(yàn)?zāi)芨鎸?shí)反映隧洞開挖與涌水過程，還能觀察到涌水路徑，得到平面裂隙的時(shí)空變化及其開展規(guī)律，可對(duì)隧道的設(shè)計(jì)和施工提供更有價(jià)值的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和更可靠的有針對(duì)性的防水施工措施，很好的保證隧道建設(shè)的安全和效率。
文檔編號(hào)G01N15/08GK203069483SQ201320000869
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者耿萍, 權(quán)乾龍, 吳川, 程邦富, 晏啟祥, 于本昌 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)