模拟多空隙组合介质隧洞渗流的测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及水文地质研究领域，并公开了一种多空隙组合介质隧洞渗流的测试装置，模型边界的两侧各设置带溢水口的水槽，水槽和模型边界内部之间设置有连通二者且在整个测试高度范围间隔分布的进水管；两侧水槽的进水管、溢水口对等布置，每一侧溢水口的个数在两根以上，其中最低位置的溢水口的高度不低于隧洞模拟装置的高程；在与隧洞模拟装置同一高程的位置，从隧洞模拟装置直至其两侧的模型边界壁，在隧洞模拟装置的两侧各设置一排竖向布置的测压管和一排水平布置的测压管，相邻测压管之间保持有间距，水槽和模型边界的底部分别设置第一排水口和第二排水口，以研究隧洞开挖前后地下水动态运动规律和隧洞涌水随时间的变化关系。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及隧洞渗流的试验研究领域，主要涉及岩石隧洞开挖过程中孔隙、裂隙、溶隙等多空隙组合地质单元模拟的渗流特性及涌水随时间的变化关系规律的试验研究。
技术介绍
在岩土工程领域，隧洞开挖不仅会导致围岩应力的改变，还会引起涌水、突水、突泥等渗流问题，从而改变地下水环境，甚至影响区域生态环境恶化。所以，研究隧洞渗流的问题对实际工程具有重要的指导意义。目前，该类问题的研究方法主要有三个，一是现场检测，二是计算机模拟与理论分，三是室内物理模型试验。若以物理模型测试方式完成前述的研究，在室内试验中需要大量的岩体材料，现场取回受技术和交通等制约显得不便，因此，如何用一种具有类似渗流特性的、非天然岩体的组合材料来模拟天然具有孔隙、裂隙和溶隙的复杂地质单元，反映天然地质体复杂空隙组合及其空间递变特征，从而研究其整体渗流特性，则成为当前一个非常有现实意义的技术问题。现有的室内物理模型试验，其模型边界内是用沙的分层夯填作为渗透介质，来进行渗流测试，不能模拟存在各向异性渗透特征地质环境，且未考虑隧洞施工影响，隧洞模型为固定模型，不能实现动态研究，因此，还不曾尝试研究隧洞开挖过程中涌水随时间变化规律以及周围地下水动态变化规律，也没有考虑过隧洞开挖直至衬砌处理后的地下水动态变化规律。
技术实现思路
为了使得室内物理实验模型更接近于真实环境，从而为实际施工作出更可行可靠的指导，本技术所要解决的技术问题是提供一种模拟复杂多空隙组合渗透特性地质环境下隧洞渗流的测试装置，实现了对隧洞开挖过程中涌水随时间变化规律以及周围地下水动态变化规律、隧洞开挖直至衬砌处理后的地下水动态变化规律的研究。本技术解决其技术问题所采用的技术方案之一是：模拟多空隙组合介质隧洞渗流的测试装置，包括模型边界和隧洞模拟装置，模型边界内填充有多空隙组合介质，所述多空隙组合介质采用多空隙组合地质单元渗透模拟材料，模型边界的两侧各设置带溢水口的水槽，水槽和模型边界内部之间设置有连通二者且在整个测试高度范围间隔分布的进水管；两侧水槽的进水管、溢水口对等布置，每一侧溢水口的个数在两根以上，其中最低位置的溢水口的高度不低于隧洞模拟装置的高程；在与隧洞模拟装置同一高程的位置，从隧洞模拟装置直至其两侧的模型边界壁，按预设的测量部位设置有测压管，水槽和模型边界的底部分别设置第一排水口和第二排水口。所述隧洞模拟装置包括隧洞模拟管、一步模拟管和二步模拟管，隧洞模拟管预设于多空隙组合介质中，其位于模型边界内的那段管壁上随机分布有渗水孔，其一端管口露于模型边界以外，为出水端口，一步模拟管的外径与隧洞模拟管的内径相匹配，其与隧洞模拟管的开孔管段对应的管壁上随机布置有少量漏水孔，二步模拟管的管壁无孔，其外径与隧洞模拟管的内径相匹配。所述隧洞模拟管露于模型边界以外的管段内壁加工有内螺纹，一步模拟管和二步模拟管的全部管壁上均加工有与所述内螺纹匹配的外螺纹。所述模型边界的一个侧壁采用玻璃板制作，在该侧设置水位指示装置，测压管设置在该侧并采用透明测压管。所述进水管伸入模型边界内的管口端设有滤罩或滤塞。所述溢水口的个数在四个以上。所述模型边界内填充采用的多空隙组合地质单元渗透模拟材料的制备和组成将在后文作详细介绍。本技术的有益效果是：利用配制的与现场岩体单元渗透性等效的多空隙组合地质单元渗透模拟材料模拟隧洞周围介质，利用本技术的测试装置，可在室内模拟隧洞现场地质单元渗流特性，研究隧洞开挖前后地下水动态运动规律和隧洞涌水随时间的变化关系。附图说明图1是本技术测试装置的结构示意图。图2是图1的左视图。图3是图1的俯视图。图4是图1中可应用的隧洞模拟管的示意图。图5是图1中可应用的一步模拟管的示意图。图6是图1中可应用的二步模拟管的示意图。图7是对基块进行渗透等效处理的过程示意图。图8是表面刷浆的等效处理方式示意图。图9是钻通孔加工的等效处理方式示意图。图10是图9的俯视图。图11是相邻基块之间设置间隙并在间隙内填充砂的等效处理方式示意图。图12是渗透试验装置的示意图。图13是多空隙组合地质单元渗透模拟材料应用于本技术测试装置时的堆垒示意图。图中标记为：1-模型边界，2-多空隙组合介质，3-水槽，4-进水口，5-溢水口，6-进水管，7-第二排水口，8-隧洞模拟管，9-一步模拟管，10-二步模拟管，11-水位指示装置，12-测压管，13-渗水孔，14-漏水孔，15-隧洞模拟装置，17-第一排水口，21-基块，22-第一等效介质，23-垫块，24-滤层，25-通孔，26-面浆层，27-第二等效介质，L1-隧洞模拟管的开孔管段长度，L2-隧洞模拟管的露出段长度。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。如图1～图13所示，本技术模拟多空隙组合介质隧洞渗流的测试装置包括模型边界1和隧洞模拟装置15，因通常依据隧洞直径的6倍以上来确定隧洞影响区的范围，故模型边界1可在此基础上扩大并为建模方便进行调整，模型边界1内以与隧洞周围天然岩土具有等效渗流特性的多空隙组合地质单元渗透模拟材料填充，从而模拟隧洞所处的具有复杂渗透特征的地质环境，填充过程中向填充介质内置入隧洞模拟装置15，模型边界1的两侧各设置带溢水口5的水槽3，用于模拟隧洞周围天然水环境并控制水位，为实现丰水季、枯水季等不同条件的模拟，溢水口5的数量最好是四个以上，水槽3和模型边界1内部之间设置有连通二者且在整个测试高度范围间隔分布的进水管6，使得水量能够由此基本均匀的向多空隙组合介质2渗透；进水管6伸入模型边界1内的管口端设有滤罩或滤塞，防止进水管堵塞；两侧水槽的进水管6、溢水口5对等布置，每一侧溢水口5的个数在两个以上，但其中最低位置的溢水口5的高度应不低于隧洞模拟装置15的高程，以便根据测试要求完成隧洞两侧等压测试和存在水头情况下的测试；在与隧洞模拟装置15同一高程的位置，从隧洞模拟装置15直至其两侧模型边界壁，按预设的测量部位设置测压管12，竖向间隔布置和/或水平间隔布置的测压管12可反映隧洞渗流过程水压力的动态变化，相邻测压管12之间保持等间距，以反映隧洞渗流过程压力梯度的变化程度，水槽3的底部设置第一排水口17，用于试验完成后的排水，模型边界1的底部设置第二排水口7，第一排水口17在试验过程中保持封堵状态，第二排水口7在试验过程中保持开放状态，由于模型边界1限定了其它地方的渗流，模型的渗流量得以汇集和计量。测试模型中的隧洞模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
模拟多空隙组合介质隧洞渗流的测试装置，包括模型边界(1)和隧洞模拟装置(15)，模型边界(1)内填充有多空隙组合介质(2)，其特征是：所述多空隙组合介质(2)采用多空隙组合地质单元渗透模拟材料，模型边界(1)的两侧各设置带溢水口(5)的水槽(3)，水槽(3)和模型边界(1)内部之间设置有连通二者且在整个测试高度范围间隔分布的进水管(6)；两侧水槽的进水管(6)、溢水口(5)对等布置，每一侧溢水口(5)的个数在两个以上，其中最低位置的溢水口(5)的高度不低于隧洞模拟装置(15)的高程；在与隧洞模拟装置(15)同一高程的位置，从隧洞模拟装置(15)直至其两侧模型边界壁,按预设的测量部位设置有测压管(12)，水槽(3)和模型边界(1)的底部均分别设置第一排水口(17)和第二排水口(7)。

【技术特征摘要】
1.模拟多空隙组合介质隧洞渗流的测试装置，包括模型边界(1)和隧洞模拟装置(15)，
模型边界(1)内填充有多空隙组合介质(2)，其特征是：所述多空隙组合介质(2)采用多
空隙组合地质单元渗透模拟材料，模型边界(1)的两侧各设置带溢水口(5)的水槽(3)，
水槽(3)和模型边界(1)内部之间设置有连通二者且在整个测试高度范围间隔分布的进水
管(6)；两侧水槽的进水管(6)、溢水口(5)对等布置，每一侧溢水口(5)的个数在两个
以上，其中最低位置的溢水口(5)的高度不低于隧洞模拟装置(15)的高程；在与隧洞模拟
装置(15)同一高程的位置，从隧洞模拟装置(15)直至其两侧模型边界壁,按预设的测量部
位设置有测压管(12)，水槽(3)和模型边界(1)的底部均分别设置第一排水口(17)和第
二排水口(7)。
2.如权利要求1所述的模拟多空隙组合介质隧洞渗流的测试装置，其特征是：所述隧洞
模拟装置(4)包括隧洞模拟管(8)、一步模拟管(9)和二步模拟管(10)，隧洞模拟管(8)
预设于模型边界(1)中，其位于模型边界(1)内的那段管壁上随机分布有渗水孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：符文熹，冯迪，赵敏，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：四川;51