隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，包括一個(gè)地下水試驗(yàn)整體模型架，在地下水試驗(yàn)整體模型架內(nèi)設(shè)有一個(gè)地下水通道模型，地下水通道模型的入口端跟安裝在整體模型架頂部的水箱相接，出口端連接隧道模型，在地下水通道模型的上表面鋪設(shè)一層細(xì)石子；隧道模型架上安置一個(gè)地下水水位監(jiān)測(cè)裝置；在地下水試驗(yàn)整體模型架內(nèi)設(shè)有一個(gè)與地下水通道垂直的CT探測(cè)裝置；所述的試驗(yàn)整體模型架是防腐木材料，同時(shí)在其內(nèi)側(cè)刷兩層絕緣漆，包裹防水布，組成防滲水組合；在隧道口外安置一個(gè)水槽，用來(lái)儲(chǔ)存因突水而流出的地下水，并通過(guò)水泵抽回水箱，循環(huán)使用。
【專利說(shuō)明】隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)裝置，具體涉及一種通過(guò)電阻率CT方法監(jiān)測(cè)隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響的模型裝置，屬于模型試驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，在交通、水電等領(lǐng)域修建的隧道工程越來(lái)越多，面臨的地質(zhì)條件也越發(fā)復(fù)雜，在隧道開(kāi)挖施工過(guò)程中，容易出現(xiàn)無(wú)法預(yù)料的工程地質(zhì)災(zāi)害，如突水、突泥、坍塌等。我國(guó)是隧道等地下工程突水災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一，突水突泥災(zāi)害不僅會(huì)在各類隧道等地下工程中造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重得環(huán)境破壞。當(dāng)?shù)叵滤魇Ш螅幌陆?，在隧道掌子面上方，地表往往?huì)出現(xiàn)塌陷或小的塌坑，同時(shí)伴隨地表水的流失，出現(xiàn)小河斷流、水井干涸等等。如何在隧道等地下工程施工過(guò)程中，減少突水帶來(lái)的環(huán)境破壞和經(jīng)濟(jì)損失，是隧道施工中必須面對(duì)的難題。目前，國(guó)內(nèi)外在應(yīng)對(duì)突水狀況的問(wèn)題上，普遍將研究重點(diǎn)放在如何快速堵水，保證隧道內(nèi)施工人員的安全及減小設(shè)備財(cái)產(chǎn)損失方面。而對(duì)突水造成的地下水環(huán)境惡化方面，沒(méi)有足夠的研究，更加沒(méi)有行之有效的監(jiān)測(cè)方法，這仍然是國(guó)內(nèi)外隧道等地下工程領(lǐng)域亟待解決的重大問(wèn)題。事實(shí)證明，我們需要在整個(gè)施工過(guò)程中，對(duì)地下水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。工程實(shí)際監(jiān)測(cè)無(wú)疑是最客觀且直接的研究方法，但由于事先并不知道含水構(gòu)造的位置和規(guī)模，且容易受到實(shí)際探測(cè)目標(biāo)體多解性的干擾，難以獲得理想的試驗(yàn)效果。數(shù)值模擬方法是一種從實(shí)際研究對(duì)象抽象出數(shù)值模型進(jìn)行研究的方法，但其并不適用于監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究。模型試驗(yàn)是指在實(shí)驗(yàn)室條件下，用不同比例尺的模型對(duì)實(shí)際工況進(jìn)行研究的重要科學(xué)方法，其優(yōu)勢(shì)在于可再現(xiàn)原型的各種現(xiàn)象與過(guò)程，可人為控制試驗(yàn)參量，試驗(yàn)條件設(shè)定靈活。為了能夠更好的了解地下工程突水對(duì)地下水環(huán)境的影響，需要開(kāi)展一系列的物理模型試驗(yàn)，而一個(gè)好的物理模型實(shí)驗(yàn)裝置往往能起到事半功倍的效果。物理模型實(shí)驗(yàn)裝置是完成隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響監(jiān)測(cè)試驗(yàn)的關(guān)鍵，其設(shè)計(jì)搭建是試驗(yàn)進(jìn)行的核心內(nèi)容，在前人沒(méi)有進(jìn)行過(guò)類似試驗(yàn)的前提下，開(kāi)發(fā)一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)的物理模型，對(duì)隧道等地下工程的進(jìn)步具有重要的價(jià)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，提出了隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響的模型試驗(yàn)，利用電阻率跨孔CT探測(cè)方法對(duì)隧道突水過(guò)程和封堵過(guò)程中地下水水位的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)成像，采用電阻率跨孔CT時(shí)間推移反演方法處理數(shù)據(jù)。針對(duì)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)的技術(shù)指標(biāo)，模擬實(shí)際的隧道開(kāi)挖環(huán)境，本發(fā)明提出了一種模擬隧道開(kāi)挖發(fā)生突水災(zāi)害前中后期地下水環(huán)境變化的模型試驗(yàn)裝置。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)裝置，包括一個(gè)地下水試驗(yàn)整體模型架，在所述的地下水試驗(yàn)整體模型架內(nèi)設(shè)有一個(gè)地下水通道，所述的地下水通道的入口端連接安裝在整體模型架頂部的試驗(yàn)水箱，出口端連接隧道模型，在所述的地下水通道的上平面上鋪設(shè)有一層細(xì)石子；所述的地下水試驗(yàn)整體模型架的側(cè)壁上安裝有一個(gè)與地下水通道相連通的地下水位監(jiān)測(cè)裝置；在所述的地下水試驗(yàn)整體模型架內(nèi)設(shè)有一個(gè)垂直穿過(guò)地下水通道的CT探測(cè)裝置；所述的試驗(yàn)整體模型架是防腐木材料，同時(shí)在其內(nèi)側(cè)刷兩層絕緣漆，包裹防水布，組成防滲水組合；在隧道口外安置一個(gè)水槽，用來(lái)蓄存因突水而流出的地下水，并通過(guò)水泵抽回水箱，循環(huán)使用。
[0006]所述的地下水通道包括一條長(zhǎng)3.6m,直徑40cm，由三層土工布制作而成的單側(cè)開(kāi)口的圓布筒，在所述圓布筒的筒內(nèi)裝填大塊碎石，將整個(gè)通道支撐起來(lái)，進(jìn)而在圓布筒內(nèi)部形成地下水流通的管道，而土工布用來(lái)隔絕水和土層，避免大部分土顆粒進(jìn)入導(dǎo)水通道發(fā)生堵塞。
[0007]所述開(kāi)挖隧道模型，主要包括一段PVC管，在其一側(cè)充填灰漿進(jìn)行封堵，并將封堵的一側(cè)跟導(dǎo)水通道相連接，通過(guò)在PVC管上刻凹槽來(lái)固定土工布。
[0008]所述防滲水組合，主要包括整體地下水環(huán)境模型的防腐木架子，在其內(nèi)壁涂?jī)蓪咏^緣漆，再將防水布貼于四壁，底部是一層灰漿，這套組合基本能夠有效阻止模型內(nèi)水的流失，保證試驗(yàn)效果。
[0009]所述CT探測(cè)裝置，即CT探測(cè)裝置，用于探測(cè)地下水通道的位置，以及地下水水位的高低；包括一根PVC套管，沿套管軸向打多(探測(cè)電極數(shù)目)個(gè)小孔，用來(lái)安裝銅電極，銅電極的一端帶有凹槽，每根銅棒上的凹槽均綁縛銅芯導(dǎo)線，引出并做好編號(hào)，另一端連接到探測(cè)電纜上。
[0010]所述地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，包括埋在土層中的PVC集水管，顯示地下水水位高度的玻璃量管和連接集水管與量管的閥門，PVC集水管較細(xì)長(zhǎng)，在其管壁打滿小細(xì)孔，用透水性較好的防塵布包裹后埋在地下水環(huán)境模型的底部，利用其連通器原理便可以反映地下水的水位。
[0011]在試驗(yàn)開(kāi)展之前，先將整個(gè)地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)模型搭建好，具體的導(dǎo)水通道和隧道的數(shù)目及位置根據(jù)試驗(yàn)需要進(jìn)行排布。試驗(yàn)進(jìn)行前，先通過(guò)地面探測(cè)找出導(dǎo)水通道的位置，而后將地下水輸送到導(dǎo)水通道中。當(dāng)?shù)叵滤乃坏竭_(dá)一定高度，隨即在隧道掌子面的不同高度開(kāi)鑿，模擬因突水而造成的地下水流失。最后進(jìn)行掌子面的封堵，使地下水水位回升，監(jiān)測(cè)整個(gè)地下水水位的變化過(guò)程，具體過(guò)程如下:
[0012]一種利用隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響的監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0013]第一步，確定所研究地域的水文地質(zhì)情況，地下水通道走向以及隧道跟地下水通道的相對(duì)位置，存在的含水構(gòu)造；
[0014]第二步，確定模型材料、地下水通道及隧道模型的尺寸以及土和石子的用量；
[0015]第三步，模型試驗(yàn)前期的準(zhǔn)備，包括地下水通道和隧道模型的制作，準(zhǔn)備CT探測(cè)裝置、準(zhǔn)備水位測(cè)量管以及準(zhǔn)備數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備；
[0016]第四步，進(jìn)行模型試驗(yàn)。
[0017](4-1)在模型架內(nèi)壁刷兩層絕緣漆，晾干后覆蓋一層防水布，同時(shí)在模型架底部覆蓋一層1cm厚的灰衆(zhòng)。
[0018](4-2)將試驗(yàn)土每20cm—層均勻攤鋪在模型架內(nèi)，并用小型夯機(jī)夯實(shí)；待試驗(yàn)土充填至地下水通道、隧道模型或水位集水管底部所在位置后，放置這些裝置，同時(shí)埋設(shè)CT探測(cè)裝置；在地下水通道鋪設(shè)完畢后，在其上鋪一層1cm厚的細(xì)石子，方便CT探測(cè)地下水水位升降，同時(shí)在地下水通道兩側(cè)外壁涂一層灰漿，減少通道兩側(cè)滲水；最后再將試驗(yàn)土覆蓋至模型架頂端。
[0019](4-3)將CT探測(cè)裝置的引出線與量測(cè)儀器主機(jī)連接；將水箱放置在地下水通道口，在水箱中注滿清水，將水泵的抽水端放置在隧道口的蓄水槽內(nèi)，輸水端則放入水箱內(nèi)。
[0020](4-4)利用CT探測(cè)裝置找出地下水通道的確切位置。
[0021](4-5)向地下水通道內(nèi)不斷注水，直到地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置反映地下水水位已經(jīng)高于隧道模型頂部，并且達(dá)到CT探測(cè)剖面上部預(yù)定位置。
[0022](4-6)在隧道模型的灰漿封堵面，即掌子面自上而下三個(gè)不同高度的位置開(kāi)孔，將地下水通道內(nèi)的水位控制在不同的開(kāi)孔高度，而后進(jìn)行CT探測(cè)，獲得CT探測(cè)剖面的反演成像。
[0023](4-7)將隧道模型掌子面上的三個(gè)開(kāi)孔自下而上依次進(jìn)行封堵，從而使水位分三個(gè)階段回升至原位置，并在三個(gè)階段分別進(jìn)行CT探測(cè)，獲得CT探測(cè)剖面的反演成像。
[0024]本發(fā)明的有益效果:
[0025]1.本發(fā)明針對(duì)地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，提出了一種地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)模型，其包括地下水通道模型，PVC及灰漿制作的開(kāi)挖隧道模型，PVC管及銅電極制作的CT探測(cè)裝置，地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，以及由防水布、絕緣漆及防腐木組成的防滲水組合。這些設(shè)計(jì)基本能夠還原隧道開(kāi)挖遇到突水災(zāi)害后，地下水環(huán)境的變化過(guò)程，整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可靠，試驗(yàn)現(xiàn)象方便監(jiān)測(cè)。
[0026]2.本發(fā)明提出了一種地下水通道模型，三層土工布可以有效阻隔大部分土顆粒，保證導(dǎo)水通道的暢通，同時(shí)在導(dǎo)水通道兩側(cè)的土工布上涂抹灰漿，在導(dǎo)水通道上方鋪設(shè)細(xì)小石子，可以更為真實(shí)的模擬地下水下降過(guò)程，不會(huì)因地下水位的降低而引起大面積的塌陷，而土工布碎石組成的導(dǎo)水通道可以很好的模擬巖石中的縫隙導(dǎo)水的情形，并且其支撐起的導(dǎo)水空間相對(duì)穩(wěn)定，更為重要的是它的形狀不受限制，可以根據(jù)需要來(lái)設(shè)定導(dǎo)水通道的傾斜和彎曲程度。
[0027]3.本發(fā)明提出了一種開(kāi)挖隧道模型，通過(guò)灰漿層封堵來(lái)模擬開(kāi)挖掌子面，灰漿封堵的一側(cè)跟導(dǎo)水通道相連，模擬突水時(shí)在開(kāi)挖掌子面的不同高度將灰漿封堵層鑿穿，需要將地下水水位回升時(shí)再用錐形塞子進(jìn)行封堵。
[0028]4.本發(fā)明提出了一種PVC材料與布料的連接方法，通過(guò)在PVC管上刻一圈凹槽，將布料包裹在PVC管外壁，再用鐵絲將布料在凹槽處扎緊，這樣可以方便有效得將布料與PVC
管連接在一起。
[0029]5.本發(fā)明提出了一種CT探測(cè)裝置，即CT探測(cè)裝置，包括PVC套管，銅電極，以及銅芯導(dǎo)線，通過(guò)簡(jiǎn)單的打孔、安裝、接線，便可制作完成，簡(jiǎn)單、實(shí)用。
[0030]6.本發(fā)明提出了一種防腐木、絕緣漆、防水布的防滲水組合，在模型架底部鋪設(shè)一層灰漿，可以有效保持模型內(nèi)水量，防止因滲水導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。
[0031]7.本發(fā)明提出了一種地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)集水管、閥門和量管的組合，形成連通器，從而反映地下水的水位，這種裝置制作簡(jiǎn)便，安裝方便，水位顯示較為準(zhǔn)確。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0033]圖2本發(fā)明整體的側(cè)視圖；
[0034]圖3本發(fā)明整體的俯視圖；
[0035]圖4本發(fā)明的開(kāi)挖隧道模型圖；
[0036]圖5本發(fā)明CT探測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0037]圖中，1.地下水通道模型，2.開(kāi)挖隧道模型，3.地下水試驗(yàn)整體模型架，4.CT探測(cè)裝置，5.地下水水位測(cè)量管，6.細(xì)石子覆蓋層，7.水箱8.隧道模型PVC管，9.隧道內(nèi)充填灰漿，10.隧道外壁凹槽，11.CT探測(cè)裝置PVC管，12.CT探測(cè)銅電極，13.匯總的電極連接線。

【具體實(shí)施方式】
[0038]下面通過(guò)具體實(shí)例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述。
[0039]本發(fā)明所述的一種隧道突水地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)模型，如圖1，其包括地下水環(huán)境模型，地球物理探測(cè)模塊，即CT探測(cè)裝置4和地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊，即水位監(jiān)測(cè)裝置5。
[0040]所述地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)模型，主要包括地下水試驗(yàn)整體模型架3，在地下水試驗(yàn)整體模型架3內(nèi)設(shè)有土工布碎石地下水通道I ;PVC及灰漿制作的隧道模型2 ;地下水水位測(cè)量管5 ；PVC套管及銅電極制作的CT探測(cè)裝置4 ；以及由防水布、絕緣漆及防腐木組成的防滲水組合；在所述的地下水通道的上平面上鋪設(shè)有一層細(xì)石子覆蓋層6，地下水通道的入口端連接安裝在整體模型架頂部的試驗(yàn)水箱7，模型側(cè)壁安裝有水位測(cè)量管5和隧道模型2，水位測(cè)量管5跟地下水通道I連通；模型中圍巖材料為粘土，用包裹碎石子的土工布模擬地下水通道1，利用水箱7持續(xù)供水。在隧道口外安置一個(gè)水槽，用來(lái)儲(chǔ)存因突水而流出的地下水，并通過(guò)水泵抽回水箱7，循環(huán)使用。
[0041]如圖4所示，所述PVC灰漿隧道模型包括長(zhǎng)60cm，直徑20cm的一段PVC管8，在其一側(cè)充填灰漿9進(jìn)行封堵，并把封堵后的一端接入地下水通道，通過(guò)在PVC管上刻一圈凹槽10，將布料包裹在PVC管外壁，再用鐵絲將布料在凹槽處扎緊，這樣可以將布料與PVC管緊密連接在一起。
[0042]如圖5所示,所述CT探測(cè)裝置包括一根1.2m長(zhǎng),直徑5cm的PVC套管11,沿套管11軸向打14個(gè)直徑約7，8mm的孔，用來(lái)安裝銅電極12。銅電極12是長(zhǎng)5cm，直徑8mm，一端帶有凹槽的銅棒，每根銅棒上的凹槽均綁縛銅芯導(dǎo)線13，做好編號(hào)并從一端引出，跟量測(cè)儀器主機(jī)相接。
[0043]所述地下水水位測(cè)量管，包括埋在土層中的PVC集水管，顯示地下水水位高度的玻璃量管和連接集水管跟玻璃量管的閥門，PVC集水管約有Im長(zhǎng)，在其管壁打滿直徑約6，7mm的小孔，用透水性較好的防塵布包裹后埋在地下水環(huán)境模型的底部，利用其連通器原理，通過(guò)玻璃量管便可以反映地下水的水位，顯示整個(gè)模型中的地下水水位標(biāo)高。
[0044]所述地下水通道模型包括一條長(zhǎng)3.6m,直徑40cm，由三層土工布制作而成的單側(cè)開(kāi)口的圓布筒，筒內(nèi)裝填大塊碎石，將整個(gè)通道支撐起來(lái)，內(nèi)部成為地下水流通的管道，而土工布用來(lái)隔絕水和土層，避免大部分土顆粒進(jìn)入導(dǎo)水通道發(fā)生堵塞。
[0045]所述防滲水組合就是整個(gè)地下水環(huán)境模型的防腐木架子，在其內(nèi)壁涂?jī)蓪咏^緣漆，再將防水布貼于四壁，底部是一層1cm厚的灰漿，這套組合基本能夠防止模型大量滲水，保證試驗(yàn)的效果。
[0046]所述的由隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響的監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
[0047]第一步，確定所研究地域的水文地質(zhì)情況，地下水通道走向以及隧道跟地下水通道的相對(duì)位置，存在的含水構(gòu)造或裂隙、斷層等不良地質(zhì)情況；
[0048]第二步，確定模型的數(shù)量和材料，地下水通道及隧道模型的形狀和尺寸，土和石子的用量；
[0049]第三步，模型試驗(yàn)前期的準(zhǔn)備，包括地下水通道和隧道模型的制作，準(zhǔn)備CT探測(cè)裝置、水位測(cè)量管以及數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備；
[0050]第四步，進(jìn)行模型試驗(yàn)，包括以下幾個(gè)步驟:
[0051](4-1)在模型架內(nèi)壁刷兩層絕緣漆，晾干后覆蓋一層防水布，同時(shí)在模型架底部鋪設(shè)一層1cm厚的灰衆(zhòng)。
[0052](4-2)將試驗(yàn)土每20cm —層均勻攤鋪在模型架內(nèi)，并用小型夯機(jī)夯實(shí)；待試驗(yàn)土充填至地下水通道、隧道模型或水位集水管底部所在位置后，放置這些裝置，同時(shí)埋設(shè)CT探測(cè)裝置；在地下水通道鋪設(shè)完畢后，在其上鋪一層1cm厚的細(xì)石子，方便CT探測(cè)地下水水位升降，同時(shí)在地下水通道兩側(cè)外壁涂一層灰漿，減少通道兩側(cè)滲水；最后再將試驗(yàn)土覆蓋至模型架頂端。
[0053](4-3)將CT探測(cè)裝置的引出線與量測(cè)主機(jī)連接；將水箱放置在地下水通道口，在水箱中注滿清水，將水泵的抽水端放置在隧道口的蓄水槽內(nèi)，輸水端則放入水箱內(nèi)。
[0054](4-4)利用CT探測(cè)裝置找出地下水通道的確切位置，作為試驗(yàn)的背景場(chǎng)，方便比較后面反演得出的圖像。
[0055](4-5)向地下水通道內(nèi)不斷注水，直到地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置反映地下水水位已經(jīng)高于隧道模型頂部，并且達(dá)到CT探測(cè)剖面上部預(yù)定位置。
[0056](4-6)在隧道模型的灰漿封堵面，即掌子面上三個(gè)不同高度的位置分三次開(kāi)挖，順序?yàn)檎谱用骓敳客谕?、掌子面中部挖通、掌子面底部挖通，將地下水通道?nèi)的水位控制在不同的開(kāi)挖高度，而后進(jìn)行CT探測(cè)，獲得CT探測(cè)剖面的反演成像。
[0057](4-7)將隧道模型掌子面上的三個(gè)開(kāi)孔分三次進(jìn)行封堵，順序?yàn)檎谱用娴撞糠舛?、掌子面中部封堵、掌子面頂部封堵，從而使水位分三個(gè)階段回升至原位置，并在三個(gè)階段分別進(jìn)行CT探測(cè)，獲得CT探測(cè)剖面的反演成像。
【權(quán)利要求】
1.隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)裝置，其特征是，包括一個(gè)地下水試驗(yàn)整體模型架，在所述的地下水試驗(yàn)整體模型架內(nèi)設(shè)有一個(gè)地下水通道，所述的地下水通道的入口端連接安裝在整體模型架頂部的試驗(yàn)水箱，出口端連接隧道模型；所述的地下水試驗(yàn)整體模型架的側(cè)壁上安裝有一個(gè)與地下水通道相連通的地下水位監(jiān)測(cè)裝置；在所述的地下水試驗(yàn)整體模型架內(nèi)設(shè)有一個(gè)用于探測(cè)地下水通道的確切位置和地下水真實(shí)水位的探測(cè)裝置；在隧道口外安置一個(gè)用來(lái)蓄存因突水而流出的地下水的水槽，水槽內(nèi)的水被抽回試驗(yàn)水箱，循環(huán)使用。
2.如權(quán)利要求1所述的隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)裝置，其特征是，所述的地下水通道由三層土工布制作而成的單側(cè)開(kāi)口的圓布筒，在所述圓布筒的筒內(nèi)裝填大塊碎石，將整個(gè)通道支撐起來(lái)，進(jìn)而在圓布筒內(nèi)部形成地下水流通的管道，所述的土工布用來(lái)隔絕水和土層，避免大部分土顆粒進(jìn)入導(dǎo)水通道發(fā)生堵塞。
3.如權(quán)利要求1所述的隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)裝置，其特征是，所述的隧道模型包括一個(gè)PVC管，在其一側(cè)充填灰漿，并沿直徑方向依次預(yù)留多個(gè)的孔洞，用暖瓶塞密封好，另一側(cè)刻一圈用來(lái)綁縛土工布的凹槽。
4.如權(quán)利要求3所述的隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)裝置，其特征是，所述的隧道模型與地下水通道的連接通過(guò)將布料包裹在PVC管外壁上，在PVC管的凹槽處用鐵絲將布料扎緊，從而將布料與PVC管牢固連接在一起。
5.如權(quán)利要求3所述的隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)裝置，其特征是，所述的地下水水位監(jiān)測(cè)裝置包括埋在土層中的U形集水管、顯示地下水水位高度的玻璃量管和連接集水管與玻璃量管的閥門。
6.如權(quán)利要求5所述的隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)裝置，其特征是，所述的集水管，在其管壁打滿小孔，用透水性較好的防塵布包裹后埋在地下水環(huán)境模型的底部。
7.如權(quán)利要求1所述的隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)裝置，其特征是，所述的探測(cè)裝置為CT探測(cè)裝置，包括一根套管，沿套管軸向打多個(gè)用于安裝銅電極的孔，所述的銅電極一端為帶有凹槽的銅棒，每根銅棒上的凹槽均綁縛銅芯導(dǎo)線，引出并做好編號(hào)，另一端連接到探測(cè)電纜上。
8.如權(quán)利要求1所述的隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)裝置，其特征是，所述的防滲水組合其主體是整個(gè)地下水環(huán)境模型的防腐木架子，在其內(nèi)壁涂?jī)蓪咏^緣漆，再將防水布貼于四壁，底部是一層灰衆(zhòng)。
9.一種利用權(quán)利要求1所述的由隧道突水對(duì)地下水環(huán)境影響的監(jiān)測(cè)模型試驗(yàn)方法，其特征在于:包括以下步驟: 第一步，確定所研究地域的水文地質(zhì)情況，地下水通道走向以及隧道跟地下水通道的相對(duì)位置，存在的含水構(gòu)造； 第二步，確定模型材料，地下水通道及隧道模型的尺寸，土和石子的用量； 第三步，模型試驗(yàn)前期的準(zhǔn)備，包括地下水通道和隧道模型的制作，準(zhǔn)備CT探測(cè)裝置、準(zhǔn)備水位測(cè)量管以及準(zhǔn)備數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備； 第四步，進(jìn)行模型試驗(yàn)；具體如下: (4-1)在模型架內(nèi)壁刷兩層絕緣漆，晾干后覆蓋一層防水布，同時(shí)在模型架底部覆蓋一層灰漿； (4-2)將試驗(yàn)土均勻攤鋪在模型架內(nèi)，并用小型夯機(jī)夯實(shí)；待試驗(yàn)土充填至地下水通道、隧道模型或水位集水管底部所在位置后，放置上述裝置，同時(shí)埋設(shè)CT探測(cè)裝置；在地下水通道鋪設(shè)完畢后，在其上鋪一層細(xì)石子，方便CT探測(cè)裝置探測(cè)地下水水位升降，同時(shí)在地下水通道兩側(cè)外壁涂一層灰漿，減少通道兩側(cè)滲水；最后再將試驗(yàn)土覆蓋至模型架頂端; (4-3)將CT探測(cè)裝置的引出線與量測(cè)儀器主機(jī)連接；將水箱放置在地下水通道口，在水箱中注滿清水，將水泵的抽水端放置在隧道口的蓄水槽內(nèi)，輸水端則放入水箱內(nèi)； (4-4)利用CT探測(cè)裝置找出地下水通道的準(zhǔn)確位置； (4-5)向地下水通道內(nèi)不斷注水，直到地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置反映地下水水位已經(jīng)高于隧道模型頂部，并且達(dá)到CT探測(cè)剖面上部預(yù)定位置； (4-6)在隧道模型的灰漿封堵面，即掌子面自上而下三個(gè)不同高度的位置開(kāi)孔，將地下水通道內(nèi)的水位控制在不同的開(kāi)孔高度，而后進(jìn)行CT探測(cè)，獲得CT探測(cè)剖面的反演成像；(4-7)將隧道模型掌子面上的三個(gè)開(kāi)孔自下而上依次進(jìn)行封堵，從而使水位分三個(gè)階段回升至原位置，并在三個(gè)階段分別進(jìn)行CT探測(cè)，獲得CT探測(cè)剖面的反演成像。
【文檔編號(hào)】G01F23/288GK104459069SQ201410698584
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】李術(shù)才, 王世睿, 劉征宇, 劉斌, 林春金, 聶利超, 陳磊, 田明禛, 范克睿 申請(qǐng)人:山東大學(xué)