本發(fā)明主要涉及一種用于隧道突水模型試驗(yàn)的承載供水裝置及其使用方法。
背景技術(shù)：
目前深部巖體工程問題已成為巖石力學(xué)與工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)及重點(diǎn)問題。針對深部巖體復(fù)雜的力學(xué)變形特性，一方面要借助理論研究，另一方面，還必須借助地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)進(jìn)行研究。要開展地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)，就必須擁有模型試驗(yàn)裝置。
由于模型試驗(yàn)手段在解決新的復(fù)雜工程現(xiàn)象方面的優(yōu)勢，模型試驗(yàn)系統(tǒng)愈加受到重視，由平面向真三維方向發(fā)展。地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)可模擬多種地質(zhì)條件，開采條件下的巷道圍巖變形破壞特征，直觀反映所研究系統(tǒng)地物理、力學(xué)現(xiàn)象，彌補(bǔ)理論分析與現(xiàn)場試驗(yàn)的不足。在滿足相應(yīng)原理的前提下，能夠更加準(zhǔn)確地對現(xiàn)場方案實(shí)施效果進(jìn)行提前測試，有效避免工程施工后由于方案不合理造成的安全與經(jīng)濟(jì)問題。模型試驗(yàn)具有其獨(dú)特的優(yōu)越性，在國內(nèi)外巖土與采礦工程界得到了廣泛應(yīng)用，稱為開展地下工程研究的必要手段。
目前隧道突水突泥地質(zhì)模型試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦€存在實(shí)驗(yàn)時(shí)無法模擬隧道上部圍巖自重形成的應(yīng)力，供水不足的問題，因此，急需一種兼供水和承載的裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于隧道突水模型試驗(yàn)的承載供水裝置及其使用方法，為隧道突水突泥地質(zhì)模型試驗(yàn)的模型架提供水源，并可均勻傳遞載荷，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本裝置功能更多樣化，兼具水箱和承載的功能，試驗(yàn)?zāi)M與實(shí)際情況更為接近，試驗(yàn)結(jié)果更精確，為隧道突水突泥前兆信息規(guī)律的研究提供好的試驗(yàn)條件，試驗(yàn)可靠性更高。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
一種用于隧道突水模型試驗(yàn)的承載供水裝置，其特征在于，包括承載供水箱，所述承載供水箱包括頂板、底板和側(cè)板，所述頂部、底板分別和側(cè)板焊接連接，所述頂板的四角均設(shè)有進(jìn)水孔；所述承載水箱的內(nèi)部設(shè)有多個(gè)橫向肋板和縱向肋板，所述橫向肋板和縱向肋板之間的連接方式為“十”形拼接，所述底板上設(shè)有多個(gè)均勻分布的滲水孔，所述承載供水箱的內(nèi)部中央設(shè)有一個(gè)起吊圓筒。
進(jìn)一步的，所述頂板上還設(shè)有兩個(gè)排氣孔。
進(jìn)一步的，所述排氣孔與排氣管相連，所述排氣管上設(shè)有閥門。
進(jìn)一步的，所述進(jìn)水孔與供水管相連。
進(jìn)一步的，所述頂板和底板上與起吊圓筒相對應(yīng)的位置上均設(shè)有圓形的起吊孔。
進(jìn)一步的，所述排氣孔和起吊孔的中心位于同一直線上。
進(jìn)一步的，所述滲水孔之間的間距為50mm。
進(jìn)一步的，所述承載供水箱內(nèi)部還設(shè)有多個(gè)斜向肋板，所述斜向肋板與相鄰的橫向肋板和縱向肋板形成千斤頂承載位置。
進(jìn)一步的，所述橫向肋板、縱向肋板和斜向肋板上均設(shè)有流通孔。
一種用于隧道突水模型試驗(yàn)的承載供水裝置的使用方法，包括以下步驟：
(1)在千斤頂承載位置對承載供水箱施壓，模擬隧道上部圍巖自重形成的應(yīng)力，承載至一定程度時(shí)停止加壓；
(2)對承載供水箱的兩側(cè)和頂部進(jìn)行密封處理；
(3)密封后，通過供水管經(jīng)進(jìn)水孔向承載供水箱內(nèi)注水，待到排氣孔有水溢出時(shí)，暫停加水，一段時(shí)間后，繼續(xù)加水，直至水通過滲水孔滲入到承載供水箱下部土體中，并達(dá)到飽和狀態(tài)；
(4)通過起吊孔將承載供水箱移開，清理承載供水箱。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明在三維富水?dāng)鄬铀淼劳凰荒嗲罢仔畔⒛Ｐ驮囼?yàn)系統(tǒng)中，既為試驗(yàn)系統(tǒng)提供水源，也可傳遞荷載，在水箱內(nèi)部加入肋板進(jìn)行固定，保證水箱能夠承受載荷壓力，設(shè)置多個(gè)肋板的目的在于可以平均分配載荷重量，保證水箱整體結(jié)構(gòu)可以保持平衡，防止出現(xiàn)受力不均導(dǎo)致水箱破裂的現(xiàn)象；
(2)本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)承載供水過程中可實(shí)現(xiàn)均勻傳載，均勻滲水，模擬試驗(yàn)效果更接近實(shí)際情況；
(3)本發(fā)明密封性好，強(qiáng)度和剛度大，能夠承受較大的壓力，保證試驗(yàn)裝置的穩(wěn)定性；
(4)本發(fā)明的承載供水裝置的結(jié)構(gòu)簡單，易于組裝操作，適用范圍更廣。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的俯視圖；
圖2是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
圖3是本發(fā)明的側(cè)視圖；
其中，1、進(jìn)水孔，2、排氣孔，3、千斤頂承載位置，4、起吊孔，5、橫向肋板，6、流通孔，7、滲水孔，8、縱向肋板，9、斜向肋板，10、頂板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
如圖1-3所示，一種用于隧道突水模型試驗(yàn)的承載供水裝置，包括承載供水箱，所述承載供水箱包括頂板10、底板和側(cè)板，所述頂板、底板分別和側(cè)板焊接連接。
所述頂板10的四角均設(shè)有進(jìn)水孔1，所述進(jìn)水孔1的直徑為25mm，所述進(jìn)水孔1與供水管相連，為裝置提供水源。
所述承載水箱的內(nèi)部設(shè)有多個(gè)橫向肋板5和縱向肋板7，所述橫向肋板5和縱向肋板8之間的連接方式為“十”形拼接，所述橫向肋板5和縱向肋板8的厚度為10mm，所述承載供水箱內(nèi)部還設(shè)有多個(gè)斜向肋板9，所述斜向肋板與相鄰的橫向肋板和縱向肋板形成千斤頂承載位置，用于支撐千斤頂?shù)某休d，增強(qiáng)水箱承載強(qiáng)度；為了方便供水裝置內(nèi)部水源均勻流通，所述橫向肋板和縱向肋板上均設(shè)有直徑為25mm的流通孔6。
所述底板上設(shè)有多個(gè)均勻分布的滲水孔7，所述滲水孔7之間的間距為50mm。
所述承載供水箱的內(nèi)部中央設(shè)有一個(gè)起吊圓筒；所述頂板和底板上與起吊圓筒相對應(yīng)的位置上均設(shè)有圓形的起吊孔4，用于將裝置吊裝就位。
所述頂板上還設(shè)有兩個(gè)排氣孔2，所述排氣孔和起吊孔的中心位于同一直線上，所述排氣孔2與排氣管相連，所述排氣管上設(shè)有閥門，待試驗(yàn)裝置內(nèi)填料達(dá)到飽和狀態(tài)，裝置內(nèi)氣體全部排出，排氣管開始涌水，關(guān)閉排氣管。
承載供水裝置的使用方法，包括以下步驟：
(1)在千斤頂承載位置對承載供水箱施壓，模擬隧道上部圍巖自重形成的應(yīng)力，承載至一定程度時(shí)停止加壓；
(2)對承載供水箱的兩側(cè)和頂部進(jìn)行密封處理，避免水溢出影響試驗(yàn)準(zhǔn)確度；
(3)密封后，通過供水管經(jīng)進(jìn)水孔向承載供水箱內(nèi)注水，待到排氣孔有水溢出時(shí)，暫停加水，一段時(shí)間后，繼續(xù)加水，直至水通過滲水孔滲入到承載供水箱下部土體中，并達(dá)到飽和狀態(tài)；
(4)通過起吊孔將承載供水箱移開，清理水箱。
本發(fā)明在三維富水?dāng)鄬铀淼劳凰荒嗲罢仔畔⒛Ｐ驮囼?yàn)系統(tǒng)中，既為試驗(yàn)系統(tǒng)提供水源，也可傳遞荷載，在水箱內(nèi)部加入肋板進(jìn)行固定，保證水箱能夠承受載荷壓力，設(shè)置多個(gè)肋板的目的在于可以平均分配載荷重量，保證水箱整體結(jié)構(gòu)可以保持平衡，防止出現(xiàn)受力不均導(dǎo)致水箱破裂的現(xiàn)象；實(shí)現(xiàn)承載供水過程中可實(shí)現(xiàn)均勻傳載，均勻滲水，模擬試驗(yàn)效果更接近實(shí)際情況。
上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。