一種高承壓隧道突水突泥試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于試驗(yàn)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種高承壓隧道突水突泥模擬試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，交通網(wǎng)絡(luò)、水利水電等基礎(chǔ)設(shè)施在不斷完善，將出現(xiàn)越來越多的深埋隧道工程，而深埋隧道工程受高承壓水威脅，經(jīng)常遇到突水突泥災(zāi)害，給工程建設(shè)和人民財(cái)產(chǎn)安全帶來重大影響。要探宄高承壓水作用下隧道發(fā)生突水突泥的內(nèi)在機(jī)理和災(zāi)變規(guī)律，需配備相應(yīng)的試驗(yàn)儀器裝置。以往相關(guān)的試驗(yàn)設(shè)備可分為兩類:一類是模擬隧道開挖過程的突水突泥試驗(yàn)裝置，但這類試驗(yàn)裝置大多只能在低水壓下進(jìn)行隧道的突水突泥模擬；另一類是巖石試樣的滲透破壞試驗(yàn)裝置，雖然這類試驗(yàn)裝置能模擬高水壓下巖石的破壞過程，但試驗(yàn)僅針對巖樣，未能考慮隧道的開挖過程。在已公開的滲流突水試驗(yàn)裝置專利中，例如專利2008100453044公開了一種大尺寸巖石試樣高壓滲透試驗(yàn)裝置，但其只針對巖樣測試；專利CN101308126A公開了一種開挖突水的模擬裝置，但其最大承受水壓僅為IMPa，且其加壓系統(tǒng)難以持續(xù)穩(wěn)壓，不能滿足高承壓水作用下隧道突水突泥試驗(yàn)?zāi)M的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高承壓水作用下，可以穩(wěn)定加壓的隧道開挖突水突泥試驗(yàn)裝置。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種高承壓隧道突水突泥試驗(yàn)裝置，包括模型試驗(yàn)臺和穩(wěn)壓裝置，其中，所述的模型試驗(yàn)臺，包括內(nèi)部試驗(yàn)方艙、承壓外壁及隧道開口。內(nèi)部方艙包括厚鋼板及可拆卸的封蓋，其中一相對的兩側(cè)鋼板有均勻分布的進(jìn)水孔，鋼板上下及封蓋上對應(yīng)有密封緊固螺栓的穿孔；承壓外壁主體為切割的厚無縫鋼管，上下均為有密封緊固螺栓穿孔的封蓋；所述的隧道開口為厚鋼管并與試驗(yàn)方艙和外壁焊接成一體，鋼管外壁加工標(biāo)準(zhǔn)螺紋，可接入高壓閥門。所述的穩(wěn)壓裝置，包括高壓氮?dú)夤藓蜌庖簭?fù)合型恒壓水箱。高壓氮?dú)夤抻啥嘀桓邏旱獨(dú)馄看?lián)組成，并配置伺服壓力調(diào)節(jié)閥和壓力表；氣液復(fù)合型恒壓水箱由制式氮?dú)鈮毫θ萜鞲难b，水箱上部設(shè)置接頭管路與高壓氮?dú)夤捱B通。
[0005]本發(fā)明同時(shí)提供一種采用上述試驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)高承壓隧道突水突泥模擬具體試驗(yàn)步驟:
[0006](I)將相似材料填入內(nèi)部方艙，待相似材料充分固化后，用高強(qiáng)小螺栓將方艙與封蓋緊固密封，并用高強(qiáng)大螺栓將承壓外壁與封蓋緊固密封；
[0007](2)用連接管路將高壓氮?dú)夤藿M與氣液復(fù)合型恒壓水箱上部接頭連接，把氣液復(fù)合型恒壓水箱上部進(jìn)水法蘭盤接入自來水；
[0008](3)用高壓水管將水箱與模型試驗(yàn)臺底部進(jìn)水接頭連接；
[0009](4)調(diào)節(jié)高壓氮?dú)夤藿M，由高壓氮?dú)夤藿M向水箱內(nèi)輸入氮?dú)?，使水箱向模型中注入穩(wěn)定的壓力的水源；
[0010](5)通過隧道開口開挖隧道，并在開挖過程中調(diào)節(jié)水壓模擬隧道突水突泥過程。
[0011]本發(fā)明采用內(nèi)外兩部分高強(qiáng)厚鋼管及鋼板作為模型試驗(yàn)臺，內(nèi)外承壓，密封性好，能夠?qū)崿F(xiàn)高承壓效果；采用氣液復(fù)合型的恒壓水箱，通過高壓氮?dú)夤藿M調(diào)節(jié)輸入水壓，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的穩(wěn)壓效果；采用預(yù)留的隧道開挖口可進(jìn)行開挖和密封，操作簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)開挖與未開挖多種試驗(yàn)類型。
【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0013]圖1為模型試驗(yàn)臺主視圖。
[0014]圖2為圖1的A-A剖視圖。
[0015]圖3為圖1的B-B剖視圖。
[0016]圖4為內(nèi)部試驗(yàn)方艙正視圖。
[0017]圖5為裝置外壁封蓋俯視圖。
[0018]圖6為內(nèi)部方艙封蓋正視圖。
[0019]圖7為高壓氮?dú)夤蕖?br>[0020]圖8為氣液復(fù)合型恒壓水箱。
[0021]圖中:1.承壓外壁，2.內(nèi)部方艙，3.隧道開口，4.承壓外壁封蓋，5.內(nèi)部方艙封蓋，6.接頭，7.高強(qiáng)大螺栓，8.高強(qiáng)大螺母，9.高強(qiáng)小螺栓，10.高強(qiáng)小螺母，11.進(jìn)水孔，12.高壓氮?dú)馄浚?3.串聯(lián)管道，14.氮?dú)馄抗潭埽?5.制式氮?dú)鈮毫θ萜鳎?6.進(jìn)水法蘭盤，17.出水法蘭盤，18.液面，19.底座。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。
[0023]附圖1為模型試驗(yàn)臺主視圖，附圖2和附圖3為附圖1的A-A和B-B剖視圖。承壓外壁(I)采用高強(qiáng)度厚無縫鋼管加工而成，呈圓筒狀，壁厚大于20mm。附圖4為內(nèi)部方艙正視圖，內(nèi)部方艙(2)采用高強(qiáng)度厚鋼板焊接而成，并在方艙相對面加工均勻分布的進(jìn)水孔(9)。隧道開口(3)采用鋼管并與承壓外壁(I)和內(nèi)部方艙(2)焊接而成，隧道開口外壁加工標(biāo)準(zhǔn)螺紋，可接入高壓閥門。
[0024]附圖5為裝置外壁封蓋俯視圖，附圖6為內(nèi)部方艙封蓋正視圖。外壁封蓋(4)和內(nèi)部方艙封蓋(5)采用高強(qiáng)度鋼板加工而成，外壁封蓋(4)加工與外壁對應(yīng)的密封緊固螺栓的穿孔及進(jìn)水口接頭(6)，方艙封蓋(5)加工與方艙對應(yīng)的螺栓穿孔，利用高強(qiáng)小螺栓(9)和高強(qiáng)小螺母(10)將封蓋與方艙緊固密封，利用高強(qiáng)大螺栓(7)和高強(qiáng)大螺母(8)將封蓋與外壁緊固密封。
[0025]附圖7為高壓氮?dú)夤?。高壓氮?dú)夤抻傻獨(dú)馄抗潭?14)及串聯(lián)管道(13)將高壓氮?dú)馄?12)組裝而成。
[0026]附圖8為氣液復(fù)合型恒壓水箱，采用制式氮?dú)鈮毫θ萜?15)改裝而成，在水箱頂部加工進(jìn)氣接頭￠)，并將進(jìn)水法蘭盤(16)和出水法蘭盤(17)焊接到壓力容器(15)上，液面(18)為進(jìn)水時(shí)的水面。將氮?dú)鈮毫θ萜?15)焊接到底座(19)上。
[0027]試驗(yàn)時(shí)，用連接管路將高壓氮?dú)馄?12)與氣液復(fù)合型恒壓水箱上部進(jìn)氣接頭(6)連接，進(jìn)水法蘭盤(16)接入自來水，用高壓水管將出水法蘭盤(17)與模型試驗(yàn)臺底部進(jìn)水口接頭(6)連接。這樣就可以向裝置內(nèi)提供穩(wěn)定的水壓。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高承壓隧道突水突泥試驗(yàn)裝置包括模型試驗(yàn)臺和穩(wěn)壓裝置，其中，所述的模型試驗(yàn)臺，包括內(nèi)部方艙、承壓外壁及隧道開口，內(nèi)部方艙置于承壓外壁中，隧道開口焊接于內(nèi)部方艙與承壓外壁上；穩(wěn)壓裝置包括高壓氮?dú)夤藓蜌庖簭?fù)合型恒壓水箱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高承壓隧道突水突泥試驗(yàn)裝置，其特征在于，方艙和承壓外壁均通過高強(qiáng)螺栓用封蓋緊固密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1要求所述的一種高承壓隧道突水突泥試驗(yàn)裝置，其特征在于，通過調(diào)節(jié)高壓氮?dú)夤藓蜌庖簭?fù)合型恒壓水箱達(dá)到持續(xù)穩(wěn)壓的效果。
【專利摘要】本發(fā)明屬于試驗(yàn)裝置領(lǐng)域，涉及一種高承壓隧道突水突泥試驗(yàn)裝置，包括模型試驗(yàn)臺和穩(wěn)壓裝置，其中，所述的模型試驗(yàn)臺分為內(nèi)部方艙、外部承壓外壁及隧道開口三部分，內(nèi)部方艙置于承壓外壁中，隧道開口焊接于內(nèi)部方艙與承壓外壁上；穩(wěn)壓裝置用于向試驗(yàn)臺提供穩(wěn)定的水壓，由高壓氮?dú)夤藓蜌庖簭?fù)合型恒壓水箱組成。本發(fā)明能夠模擬高水壓下突水突泥過程，并能夠?qū)崿F(xiàn)良好的持續(xù)穩(wěn)壓效果。
【IPC分類】G01N33-00
【公開號】CN104614495
【申請?zhí)枴緾N201510064975
【發(fā)明人】黃震, 姜振泉, 錢自衛(wèi), 梁德賢, 周海濤
【申請人】黃震
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月4日