富水砂层隧道围岩渗透破坏与注浆可注性试验模型装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种富水砂层隧道围岩渗透破坏与注浆可注性试验模型装置，包括试验箱系统、开挖面模拟系统、供水及水位控制系统、注浆系统和监测系统；所述试验箱系统的入水口与供水及水位控制系统的出水口连通，试验箱系统的上部和下部分别开有出水口和浆液出口；所述注浆系统向试验箱系统内注入浆液，且开挖面模拟系统推动试验箱系统内的砂土；所述监测系统监测试验箱系统的砂层物理力学参数、应力、位移、孔隙水压力、土压力与流量等数据。本实用新型专利技术可以在一套试验模型上实现研究富水砂层围岩稳定性的影响条件及动、静水条件下不同浆液富水砂层隧道围岩注浆可注性，给出相应的判别准则的功能，以及可对富水砂层隧道围岩失稳模式、失稳机理及防控涌水涌砂注浆加固机理进行单独研究，无需重复制作实验模型，极大地降低了制作成本。低了制作成本。低了制作成本。

【技术实现步骤摘要】
富水砂层隧道围岩渗透破坏与注浆可注性试验模型装置


[0001]本技术涉及一种渗透破坏试验模型装置，尤其是指一种富水砂层隧道围岩渗透破坏与注浆可注性试验模型装置。

技术介绍

[0002]在城市地下隧道建设中，经常需要穿越第四系富水砂层，富水砂层因其有松散、黏聚力小、自稳能力差等特性，隧道建设过程中极易发生涌水涌砂等事故。注浆是富水砂层隧道灾害防控治理中最为常用的技术措施，隧道开挖导致土体应力场与土体渗流场改变，砂层因内部渗流侵蚀造成颗粒流失围岩变形，同时地下水的流动对注浆可注性将造成极大的影响，易造成注浆治理效果失效。
[0003]模型试验是目前学者对地下工程进行研究最为重要的手段之一，模型试验能最大程度贴近现实工程情况且便于监测。但是，富水砂层隧道的研究都需要单独制作一套实验模型对土体应变位移、渗流内部侵蚀以及注浆治理机理进行单独研究，研究因素单一化，无法在一套实验模型上实现研究单一因素或多因素组合下富水砂层隧道围岩注浆可注性的可行性以及富水砂层围岩稳定性的影响条件，给出相应的判别则的功能，实验模型功能单一，从而导致需要重复制作实验模型，耗时长、使用不方便和制作成本高。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于针对上述问题，提供了一种功能多样化、使用方便和制作成本低的富水砂层隧道围岩渗透破坏与注浆可注性试验模型装置。
[0005]本技术的目的可采用以下技术方案来达到：
[0006]一种富水砂层隧道围岩渗透破坏与注浆可注性试验模型装置，包括试验箱系统、开挖面模拟系统、供水及水位控制系统、注浆系统和监测系统，所述试验箱系统的入水口与供水及水位控制系统的出水口连通，试验箱系统的上部和下部分别开有出水口和浆液出口；所述注浆系统向试验箱系统内注入浆液，且开挖面模拟系统推动试验箱系统内的砂土；所述监测系统监测试验箱系统的砂层物理力学参数、应力、位移、孔隙水压力、土压力与流量等数据；在开挖面模拟系统推动试验箱系统内的砂土时，所述监测系统通过浆液出口收集测量砂层内部中因渗流侵蚀造成流失的颗粒和注浆过程流失的浆液；
[0007]所述试验箱系统包括底座和设于底座上的箱体，所述箱体内设有带通孔的第一隔板和第二隔板而将箱体内部依次分隔成第一储水槽、储土舱和第二储水槽，所述第一储水槽与供水及水位控制系统的出水口连通，所述出水口设于第二储水槽上；所述供水及水位控制系统输出的水依次经过入水口、第一储水槽、储土舱和第二储水槽并从出水口流出，形成渗流回路；所述箱体相对的两个侧面上设有第一观察窗和第二观察窗，第一观察窗和第二观察窗分别用于观察第一储水槽和第二储水槽内部，所述第一观察窗和第二观察窗为内凹的“L”型结构；所述箱体上部的外壁套设有紧固框。
[0008]作为一种优选的方案，所述开挖面模拟系统包括开挖面模拟面板和液压缸，所述
开挖面模拟面板设于箱体内的底部，且开挖面模拟面板的上部和下部分别开有插孔和突水孔；所述液压缸的活塞杆伸入箱体内且与开挖面模拟面板连接，所述浆液出口设于箱体的外壁底部；在液压缸推动开挖面模拟面板向浆液出口方向滑动时，所述砂层内部中因渗流侵蚀造成流失的颗粒和注浆过程流失的浆液从浆液出口流出。
[0009]作为一种优选的方案，所述供水及水位控制系统包括水箱、第一开关阀、第一流量计和第一压力计，所述水箱的出口通过第一开关阀、第一流量计和第一压力计与第一储水槽连通，所述水箱的入口外接自来水；所述水箱与起吊装置连接而形成高度调节结构。
[0010]作为一种优选的方案，所述注浆系统包括浆液桶、注浆机、第二流量计、第二压力计、第二开关阀和注浆管，所述注浆机的入口与浆液桶的出口连通，注浆机的出口通过第二流量计、第二压力计、第二开关阀和注浆管的一端连接，注浆管的另一端穿过所述槽口且伸入砂层内部。
[0011]作为一种优选的方案，所述监测系统包括计算机、数据采集仪、摄像机、位移计、孔隙水压计、土压力计、声发射信号接收仪和声测管及声发射传感器；位移计设于在砂层上表面，以监测砂层位移数据；孔隙水压计和土压力计设于砂层中，以监测砂层中试验过程发生的数据；数据采集仪接收位移计、孔隙水压计和土压力计的数据并发送给计算机；所述摄像机对试验过程进行录像；所述声测管及声发射传感器设于箱体的相对的两个侧面上，所述声发射信号接收仪设于箱体的上方而接收声发射信号。
[0012]作为一种优选的方案，所述浆液出口设有用于收集水砂或浆液的收集系统，所述收集系统包括导管和量杯，所述量杯通过导管与浆液出口连通。
[0013]作为一种优选的方案，所述箱体的外壁为透明结构。
[0014]实施本技术，具有如下有益效果：
[0015]1、本技术可以在一套实验模型上实现研究单一因素或多因素组合下富水砂层围岩稳定性以及富水砂层隧道围岩注浆可注性的可行性的影响条件，给出相应的判别准则的功能，以及对土体应变位移、渗流内部侵蚀以及注浆加固机理进行单独研究，无需重复制作实验模型，省时省力，使用方便，极大地降低了制作成本。
[0016]2、本技术可以进行开挖面失稳造成的土体位移、隧道开挖造成的渗流场改变导致的隧道围岩渗流内部侵蚀、静水注浆机理、不同浆液动水注浆机理、多重因素条件下围岩注浆可注性研究的试验，可实现试验模型的多功能化，减少试验成本，提高研究效率。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本技术富水砂层隧道围岩渗透破坏与注浆可注性试验模型装置的结构示意图；
[0019]图2是本技术富水砂层隧道围岩渗透破坏与注浆可注性试验模型装置的试验箱系统和供水及水位控制系统的连接结构示意图；
[0020]图3是本技术富水砂层隧道围岩渗透破坏与注浆可注性试验模型装置的箱体
与注浆管和液压缸的连接的结构示意图；
[0021]图4是图3沿储土舱的纵向方向的剖视图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0023]实施例
[0024]参照图1至图4，本实施例涉及富水砂层隧道围岩渗透破坏与注浆可注性试验系统，包括试验箱系统1、开挖面模拟系统2、供水及水位控制系统3、注浆系统4和监测系统5，所述试验箱系统1的入水口与供水及水位控制系统3的出水口连通，试验箱系统1的上部和下部分别开有出水口11和浆液出口12；所述注浆系统4向试验箱系统1内注入浆液，且开挖面模拟系统2实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富水砂层隧道围岩渗透破坏与注浆可注性试验模型装置，其特征在于，包括试验箱系统、开挖面模拟系统、供水及水位控制系统、注浆系统和监测系统，所述试验箱系统的入水口与供水及水位控制系统的出水口连通，试验箱系统的上部和下部分别开有出水口和浆液出口；所述注浆系统向试验箱系统内注入浆液，且开挖面模拟系统对试验箱系统内的砂土进行开挖；所述监测系统监测试验箱系统的砂层物理力学参数、应力、位移、孔隙水压力、土压力与流量数据；在开挖面模拟系统对试验箱系统内的砂土进行开挖时，所述监测系统通过浆液出口收集测量砂层内部中因渗流侵蚀造成流失的颗粒和注浆过程流失的浆液；所述试验箱系统包括底座和设于底座上的箱体，所述箱体内设有带通孔的第一隔板和第二隔板而将箱体内部依次分隔成第一储水槽、储土舱和第二储水槽，所述第一储水槽与供水及水位控制系统的出水口连通，所述出水口设于第二储水槽上；所述供水及水位控制系统输出的水依次经过入水口、第一储水槽、储土舱和第二储水槽并从出水口流出，形成渗流回路；所述箱体相对的两个侧面上设有第一观察窗和第二观察窗，第一观察窗和第二观察窗分别用于观察第一储水槽和第二储水槽内部，所述第一观察窗和第二观察窗为内凹的“L”型结构；所述箱体上部的外壁套设有紧固框。2.根据权利要求1所述的一种富水砂层隧道围岩渗透破坏与注浆可注性试验模型装置，其特征在于，所述开挖面模拟系统包括开挖面模拟面板和液压缸，所述开挖面模拟面板设于箱体内的底部，且开挖面模拟面板的上部和下部分别开有插孔和突水孔；所述液压缸的活塞杆伸入箱体内且与开挖面模拟面板连接，所述浆液出口设于箱体的外壁底部；在液压缸推动开挖面模拟面板向浆液出口方向滑动时，所述砂层内部中因渗流侵蚀造成流失的颗粒和注浆过程流失的浆液...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉小明，唐钰，陈叶基，周朋庆，李徽，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：