一种大断面隧道动水压模型试验装置及其实施方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大断面隧道动水压模型试验装置及其实施方法，水压模拟装置安装在隧道衬砌模型上，其中通过抽真空在隧道衬砌模型内、外形成压力差，从外部对整个模型施加均匀的空气压力，并将空气压力等效为水压力，再将隧道衬砌模型置于围岩隧道复合加载试验台架进行进一步的试验，其中当进行模拟水压时，通过外界的大气压力压迫隧道衬砌模型来模拟水压，支撑组件的两端均与亚克力板接触，支撑组件起到支撑亚克力板的作用，避免亚克力板在压力的作用下发生形变，支撑组件的整体宽度可根据需求自行调节，其中转动主动旋管就能迫使第二横杆左右移动，这样支撑组件的整体宽度就得到了调节，同时第二横杆移动距离可通过刻度清晰可知，实用性好。

【技术实现步骤摘要】
一种大断面隧道动水压模型试验装置及其实施方法
本专利技术涉及隧道工程
，特别涉及一种大断面隧道动水压模型试验装置及其实施方法。
技术介绍
隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道、军事隧道。其中路用隧道建设的最多，同时也是大家了解最多的隧道。公路隧道建设与地下水环境有着密切联系，隧道开挖过程中地下水将涌入隧道，大量隧道涌﹑突水将对隧道造成严重影响，隧道运营阶段地下水的渗漏则对结构稳定﹑洞内设施运转等造成影响。其中山岭隧道在施工过程中有时会遇到富水断层带；由于富水断层带围岩软弱破碎，稳定性较差且富水性好，因此给隧道施工带来很大的困难性和危险性，容易遇到突涌水、突泥、塌方、岩爆等地质灾害。所以在隧道掘进前需要进行隧道受力模拟试验，现有的隧道受力模拟试验只是单一的压力试验，其防水效果试验不佳，同时隧道内支撑件支撑效果不佳，影响试验效果。
技术实现思路
专利技术的目的在于提供一种大断面隧道动水压模型试验装置及其实施方法，通过真空机将亚克力板与隧道衬砌模型的内腔抽成真空，通过外界的大气压力压迫隧道衬砌模型来模拟水压，支撑组件的两端均与亚克力板接触，支撑组件起到支撑亚克力板的作用，避免亚克力板在压力的作用下发生形变，支撑组件的整体宽度可根据需求自行调节，其中转动主动旋管就能迫使第二横杆左右移动，这样支撑组件的整体宽度就得到了调节，同时第二横杆移动距离可通过刻度清晰可知，该专利技术具有模拟效果好，同时调节方便实用性佳的优点，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种大断面隧道动水压模型试验装置，包括围岩隧道复合加载试验台架、水压模拟装置和隧道衬砌模型，所述水压模拟装置安装在隧道衬砌模型的两端开口处；所述水压模拟装置和隧道衬砌模型均与围岩隧道复合加载试验台架接触，水压模拟装置包括胶带环箍、支撑组件、橡胶密封圈和亚克力板，所述橡胶密封圈安装在隧道衬砌模型的两端开口处，橡胶密封圈的外侧布置胶带环箍，橡胶密封圈的内壁与亚克力板接触，亚克力板的侧壁与支撑组件接触连接，亚克力板还与隧道衬砌模型接触，所述隧道衬砌模型外壁与围岩隧道复合加载试验台架接触；所述围岩隧道复合加载试验台架包括框架、铁板、桥架、压板、液压缸和肋条架，肋条架焊接在框架的外壁上，框架的内侧焊接有铁板，框架的顶端安装有垂直水平面的桥架，桥架中心处安装有液压缸，液压缸的输出端安装有压板，压板伸入铁板的内腔中，铁板与隧道衬砌模型的一端接触。优选的，所述隧道衬砌模型两端开口与橡胶密封圈的连接处涂抹黄油密封。优选的，所述亚克力板呈透明状，亚克力板上开始有抽气孔，亚克力板通过抽气孔和管道连接有真空机，亚克力板还通过管道连接有负压传感器。优选的，所述支撑组件包括第一横杆、第二横杆、基础框、主动旋管、钉子块和旋套，基础框的底面与隧道衬砌模型接触，基础框的一面侧壁与第一横杆固定，第一横杆的一端与亚克力板接触，基础框的另一面侧壁活动连接第二横杆，基础框内壁固定有旋套，旋套的内壁开始有螺纹，旋套通过螺纹配合的方式活动连接主动旋管，主动旋管的一端端面处安装有钉子块，钉子块还与第二横杆连接。优选的，所述第二横杆的一端与亚克力板接触，第二横杆的数量与第一横杆的数量相同，第一横杆与第二横杆均平行设置，第二横杆靠近基础框的一端外壁处标准有刻度。优选的，所述铁板的侧壁上开始有与隧道衬砌模型相配合的通孔，铁板的内壁涂刷有聚四氟乙烯层，铁板通过聚四氟乙烯层连接沙土，沙土的顶端与压板接触。优选的，所述液压缸均匀的布置在压板上方。本专利技术要解决的另一技术问题是提供一种大断面隧道动水压模型试验装置的实施方法，包括如下步骤：S1：首先将隧道衬砌模型的两端边缘做预处理，即将其边缘打磨平整，然后测量隧道衬砌模型的深度值；S2：根据隧道衬砌模型的深度值调节支撑组件的整体宽度；S3：调节支撑组件的宽度调节完成后将其安装到隧道衬砌模型内侧，同时将两块相同的亚克力板安装在隧道衬砌模型的端口处，并用橡胶密封圈密封，亚克力板安装时需保证其内侧壁与支撑组件接触；S4：启动真空机，并对隧道衬砌模型的内腔壁进行抽真空操作，抽真空的同时检查负压传感器的数值，验证抽真空效果；S5：将安装好水压模拟装置的隧道衬砌模型放置到围岩隧道复合加载试验台架内侧，其中围岩隧道复合加载试验台架内预先填好一层基土，隧道衬砌模型预埋60厘米，当隧道衬砌模型放置完毕后，继续在其上方填满沙土；S6：启动液压缸，液压缸带动压板下压，压板下压过程中压迫沙土，进而压迫隧道衬砌模型。优选的，所述S2中，支撑组件调节时，转动主动旋管即可，主动旋管转动的同时观察第二横杆外壁的刻度。优选的，所述S3中，橡胶密封圈安装时需要在其内壁涂黄油密封，然后在橡胶密封圈外侧布置胶带环箍。优选的，所述支撑组件(22)调节时，包括：S21、根据下述公式获取主动旋管转动圈数；s＝H-d1-d2-h上述公式中，n为主动旋管转动圈数，s为主动旋管转动直线距离，k为螺距，w为所述主动旋管的直径，r为所述主动旋管螺纹高度，π为自然常数，取值为3.14，int为取整函数，H为隧道衬砌模型的深度，d1为第一横杆的长度，d2为第二横杆的长度，h为基础框的深度；S22、驱使所述主动旋管按照计算的主动旋管转动圈数转动调整。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的一种大断面隧道动水压模型试验装置及其实施方法，围岩隧道复合加载试验台架、水压模拟装置和隧道衬砌模型，水压模拟装置安装在隧道衬砌模型后可以模拟其受到水压力，其中通过抽真空在隧道衬砌模型内、外形成压力差，从外部对整个模型施加均匀的空气压力，并将空气压力等效为水压力，再将隧道衬砌模型置于围岩隧道复合加载试验台架进行进一步的试验，其中当进行模拟水压时，通过真空机将亚克力板与隧道衬砌模型的内腔抽成真空，通过外界的大气压力压迫隧道衬砌模型来模拟水压，支撑组件的两端均与亚克力板接触，支撑组件起到支撑亚克力板的作用，避免亚克力板在压力的作用下发生形变，支撑组件的整体宽度可根据需求自行调节，其中转动主动旋管就能迫使第二横杆左右移动，这样支撑组件的整体宽度就得到了调节，同时第二横杆移动距离可通过刻度清晰可知，实用性好。附图说明图1为本专利技术的水压模拟装置结构示意图；图2为本专利技术的水压模拟装置剖面示意图；图3为本专利技术的A-A处放大示意图；图4为本专利技术的B-B处放大示意图；图5为本专利技术的隧道衬砌模型结构示意图；图6为本专利技术的支撑组件结构示意图；图7为本专利技术的围岩隧道复合加载试验台架结构正向示意图；图8为本专利技术的围岩隧道复合加载试验台架剖面示意图。图中：1、围岩隧道复合加载试验台架；11、框架；12、铁板；13、桥架；14、压板；15、液压缸；16、肋条架；2、水压模拟装置；21、胶带环箍；2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大断面隧道动水压模型试验装置，包括围岩隧道复合加载试验台架(1)、水压模拟装置(2)和隧道衬砌模型(3)，其特征在于：所述水压模拟装置(2)安装在隧道衬砌模型(3)的两端开口处；/n所述水压模拟装置(2)和隧道衬砌模型(3)均与围岩隧道复合加载试验台架(1)接触，水压模拟装置(2)包括胶带环箍(21)、支撑组件(22)、橡胶密封圈(23)和亚克力板(24)，所述橡胶密封圈(23)安装在隧道衬砌模型(3)的两端开口处，橡胶密封圈(23)的外侧布置胶带环箍(21)，橡胶密封圈(23)的内壁与亚克力板(24)接触，亚克力板(24)的侧壁与支撑组件(22)接触连接，亚克力板(24)还与隧道衬砌模型(3)接触，所述隧道衬砌模型(3)外壁与围岩隧道复合加载试验台架(1)接触；/n所述围岩隧道复合加载试验台架(1)包括框架(11)、铁板(12)、桥架(13)、压板(14)、液压缸(15)和肋条架(16)，肋条架(16)焊接在框架(11)的外壁上，框架(11)的内侧焊接有铁板(12)，框架(11)的顶端安装有垂直水平面的桥架(13)，桥架(13)中心处安装有液压缸(15)，液压缸(15)的输出端安装有压板(14)，压板(14)伸入铁板(12)的内腔中，铁板(12)与隧道衬砌模型(3)的一端接触。/n...

【技术特征摘要】
1.一种大断面隧道动水压模型试验装置，包括围岩隧道复合加载试验台架(1)、水压模拟装置(2)和隧道衬砌模型(3)，其特征在于：所述水压模拟装置(2)安装在隧道衬砌模型(3)的两端开口处；
所述水压模拟装置(2)和隧道衬砌模型(3)均与围岩隧道复合加载试验台架(1)接触，水压模拟装置(2)包括胶带环箍(21)、支撑组件(22)、橡胶密封圈(23)和亚克力板(24)，所述橡胶密封圈(23)安装在隧道衬砌模型(3)的两端开口处，橡胶密封圈(23)的外侧布置胶带环箍(21)，橡胶密封圈(23)的内壁与亚克力板(24)接触，亚克力板(24)的侧壁与支撑组件(22)接触连接，亚克力板(24)还与隧道衬砌模型(3)接触，所述隧道衬砌模型(3)外壁与围岩隧道复合加载试验台架(1)接触；
所述围岩隧道复合加载试验台架(1)包括框架(11)、铁板(12)、桥架(13)、压板(14)、液压缸(15)和肋条架(16)，肋条架(16)焊接在框架(11)的外壁上，框架(11)的内侧焊接有铁板(12)，框架(11)的顶端安装有垂直水平面的桥架(13)，桥架(13)中心处安装有液压缸(15)，液压缸(15)的输出端安装有压板(14)，压板(14)伸入铁板(12)的内腔中，铁板(12)与隧道衬砌模型(3)的一端接触。


2.根据权利要求1所述的一种大断面隧道动水压模型试验装置，其特征在于：所述隧道衬砌模型(3)两端开口与橡胶密封圈(23)的连接处涂抹黄油密封。


3.根据权利要求1所述的一种大断面隧道动水压模型试验装置，其特征在于：所述亚克力板(24)呈透明状，亚克力板(24)上开始有抽气孔，亚克力板(24)通过抽气孔和管道连接有真空机，亚克力板(24)还通过管道连接有负压传感器。


4.根据权利要求1所述的一种大断面隧道动水压模型试验装置，其特征在于：所述支撑组件(22)包括第一横杆(221)、第二横杆(222)、基础框(223)、主动旋管(224)、钉子块(225)和旋套(226)，基础框(223)的底面与隧道衬砌模型(3)接触，基础框(223)的一面侧壁与第一横杆(221)固定，第一横杆(221)的一端与亚克力板(24)接触，基础框(223)的另一面侧壁活动连接第二横杆(222)，基础框(223)内壁固定有旋套(226)，旋套(226)的内壁开始有螺纹，旋套(226)通过螺纹配合的方式活动连接主动旋管(224)，主动旋管(224)的一端端面处安装有钉子块(225)，钉子块(225)还与第二横杆(222)连接。


5.根据权利要求4所述的一种大断面隧道动水压模型试验装置，其特征在于：所述第二横杆(222)的一端与亚克力板(24)接触，第二横杆(222)的数量与第一横杆(221)的数量相同，第一横杆(221)与第二横杆(222)均...

【专利技术属性】
技术研发人员：高军，林晓，谭发刚，熊晓晖，黄正凯，杨立云，贾超，吴德兴，项小珍，李行利，张旭东，游国平，杨超，张晓晓，徐腾辉，
申请(专利权)人：高军，
类型：发明
国别省市：湖北;42