一种模拟开挖隧道类岩堆体的模型试验系统和操作方法技术方案

一种模拟开挖隧道类岩堆体的模型试验系统和操作方法，其特征在于，包括自反力框架装置、隧道模型装置、承压钢板、柔性橡胶囊、泥浆机、阀门、注浆管、透水板、水压机。通过安装与欲开挖隧道断面形状相同的柔性橡胶囊，模拟不同形状开挖断面，并采用向柔性橡胶囊注入泥浆的方式模拟开挖类岩堆体，以及分别通过自反力框架装置、水压机注水来模拟开挖区域土压力、地下水压力，最后通过调节阀门，控制排除浆液速率，模拟隧道台阶法开挖。通过本发明专利技术实现了高地应力、高水压力、施工开挖卸载、台阶法施工条件下，对隧道开挖模拟的研究，更加符合工程实际。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟开挖隧道类岩堆体的模型试验系统和操作方法
本专利技术涉及一种模拟开挖隧道的模型试验系统，尤其是一种高地应力、高水压力、能模拟开挖施工卸载、能模拟隧道台阶法施工的试验系统和操作方法。
技术介绍
近年来，随着我国隧道建设量越来越多，山岭隧道的需求也越来越大，随之而来的是越来越多急需解决的施工问题，特别是在我国西南地区，地质条件复杂，不良地质问题突出，同时有着洞室围岩差、地应力大、地下突水等问题，尤其是与隧道开挖结合时，更加剧了施工安全风险，因此必须借助室内试验的手段，对实际工程进行模拟，探究这类软弱岩层的开挖扰动机制，建立支护结构设计的新理论和新方法，这对减少和控制重大施工事故发生、保障人民生命财产安全和保护生态环境，有着重要的科学意义和现实意义。为了研究隧道在高地应力、高水压力、施工开挖卸载条件下，类岩堆体隧道围岩的变形破坏特征，提出了本试验装置及方法。在现有的试验装置中，存在以下缺点：1、目前的试验装置通常将隧道断面简化固定为特定形状，其难以获得较为真实的试验数据，且无法根据需要研究不同隧道断面下围岩的力学动态响应规律，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟开挖隧道类岩堆体的模型试验系统，其特征在于，包括自反力框架装置(1)、隧道模型装置(2)、承压钢板(3)、柔性橡胶囊(4)、泥浆机(5)、阀门(6)、注浆管(7)、透水板(8)、水压机(9)；/n所述自反力框架装置(1)包括顶板(11)、底板(12)、压力装置(13)、自反力框架操作台(14)、竖向支撑板(15)；其中顶板(11)、底板(12)与竖向支撑板(15)固定连接，顶板(11)、底板(12)、竖向支撑板(15)共同组成框架结构；压力装置(13)安装于顶板(11)下部，与自反力框架操作台(14)连接，由自反力框架操作台(14)控制压力装置(13)竖向方向伸缩，用于提供竖向压力...

【技术特征摘要】
1.一种模拟开挖隧道类岩堆体的模型试验系统，其特征在于，包括自反力框架装置(1)、隧道模型装置(2)、承压钢板(3)、柔性橡胶囊(4)、泥浆机(5)、阀门(6)、注浆管(7)、透水板(8)、水压机(9)；
所述自反力框架装置(1)包括顶板(11)、底板(12)、压力装置(13)、自反力框架操作台(14)、竖向支撑板(15)；其中顶板(11)、底板(12)与竖向支撑板(15)固定连接，顶板(11)、底板(12)、竖向支撑板(15)共同组成框架结构；压力装置(13)安装于顶板(11)下部，与自反力框架操作台(14)连接，由自反力框架操作台(14)控制压力装置(13)竖向方向伸缩，用于提供竖向压力；
所述隧道模型装置(2)为长方体结构，安装于自反力框架装置(1)中压力装置(13)、底板(12)之间；隧道模型装置(2)中填充粗细颗粒物，用于模拟隧道洞周的岩土体；
所述承压钢板(3)安装于隧道模型装置(2)与压力装置(13)之间，为钢结构；
所述柔性橡胶囊(4)包括隔膜(41)、预留孔洞(42)；通过更换柔性橡胶囊模拟圆形、矩形、马蹄形等不同断面形状的隧道开挖；柔性橡胶囊(4)表层为抗压力强的柔性材料；柔性橡胶囊(4)中间设置隔膜(41)，将柔性橡胶囊(4)分为上、下腔室；所述预留孔洞(42)设置在柔性橡胶囊(4)左侧，包括上预留孔洞、下预留孔洞，其中上预留孔洞设置在柔性橡胶囊(4)上腔室，而下预留孔洞设置在柔性橡胶囊(4)下腔室；柔性橡胶囊(4)内用于填充浆液；
所述泥浆机(5)安装于自反力框架装置(1)旁，通过注浆管(7)与柔性橡胶囊(4)连接；所述注浆管(7)包括上注浆管(71)、下注浆管(72...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨松，张子新，王超，黄昕，孙永超，高晓耕，扶凤娇，
申请(专利权)人：中电建路桥集团有限公司，同济大学，
类型：发明
国别省市：北京;11