【技术实现步骤摘要】
一种地应力
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水头协同可调式竖井冻结模型试验装置及其试验方法
[0001]本专利技术涉及人工冻结过程的模型试验领域,具体是一种地应力
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水头协同可调式竖井冻结模型试验装置及其试验方法。
技术介绍
[0002]在富水地区开展矿井开凿、水库导流竖井建设中,受地层自稳性差、地层渗流等复合影响,易产生涌水、塌孔,且常规地层加固措施难以满足开挖围岩稳定要求,难以确保竖井安全和工程顺利。尤其是在深地层中进行竖井开挖时,地应力和水头随开挖深度呈显著变化。
[0003]人工冻结法是一种将岩土冷冻呈冻土、形成冻结帷幕,达到提高地层强度和止水性能目的的地层加固技术,尤其是在富水地层中,常规地层加固措施难以达到理想地层加固效果时,人工冻结法表现出显著优势,可推广应用于解决富水地区深矿井开凿、竖井开挖工程中地层加固难题。
[0004]为了探明地应力和水头高度两者协同动态变化对竖井地层加固、支护结构受力变形的影响,需要提出本专利技术中地应力
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水头协同可调式竖井冻结模型试验装置与试验方法,需要实现模拟不同深度地层地应力和水头对竖井冻结工程影响的温度场、应力场、变形、水分场等多物理场变化规律。
[0005]如中国专利号为202121259855.8的高地应力高水头竖井冻结模型试验装置中,包括:试验箱体、多个冻结管、水头水压调节机构、竖向应力加载机构及监测元件。外部冷浴装置通过冻结管对试验箱体内的土体进行冻结,水头水压调节机构用于调节试验箱体水头高度和压力,竖向应力加载 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种地应力
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水头协同可调式竖井冻结模型试验装置,其特征在于:包括:模型试验箱(1),用于为试验提供主要的载体,削弱进水口(11)与出水口(12)位置处集中水流对土样的冲刷影响;水头高度可调式水源箱(2),为模型试验箱(1)的模型试验提供水源,并高精度控制水头的度;小型螺旋式冻结器(3),外接冷浴装置,为模型试验箱(1)的模型试验提供冻结冷源;双向加载装置(4),设置在模型试验箱(1)上,为模型试验提供横向荷载和竖向荷载。2.根据权利要求1所述的一种地应力
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水头协同可调式竖井冻结模型试验装置,其特征在于:所述的模型试验箱(1)从前到后分别由碎石缓冲区一(13)、试验装样区(14)、碎石缓冲区二(15)三个区间组成,进水口(11)设置在模型试验箱(1)背面底部,出水口(12)设置在模型试验箱(1)正面装样区顶面位置。3.根据权利要求1所述的一种地应力
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水头协同可调式竖井冻结模型试验装置,其特征在于:所述的水头高度可调式水源箱(2)包括安装在储水箱壁上的竖向导轨(21)、安装在竖向导轨(21)上的水头控制杯(22),水头控制杯(22)的进水管(221)与水泵(23)连接,水头控制杯(22)的出水管(222)从储水箱的底面穿出,与模型试验箱(1)的进水口(11)连接。4.根据权利要求1所述的一种地应力
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水头协同可调式竖井冻结模型试验装置,其特征在于:所述的水头高度可调式水源箱(2)还包括设置在储水箱底部高度固定或可调的支撑台(24)。5.根据权利要求1所述的一种地应力
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水头协同可调式竖井冻结模型试验装置,其特征在于:所述的小型螺旋式冻结器(3)由一根空心细金属管一体制成,小型螺旋式冻结器(3)的中心为直管,外围为螺旋管,沿着中心直管紧密缠绕。6.根据权利要求1所述的一种地应力
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水头协同可调式竖井冻结模型试验装置,其特征在于:所述的双向加载装置(4)包括分别水平方向和竖直方向设置在模型试验箱(1)上的若干组水平作动器(41)和竖向作动器(42)、分别与水平作动器(41)和竖向作动器(42)配合对模型试验箱(1)水平方向和竖直方向施力的横向加载板(43)和竖向加载板(44)。7.根据权利要求6所述的一种地应力
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水头协同可调式竖井冻结模型试验装置,其特征在于:所述的水平作动器(41)和竖向作动器(42)直...
【专利技术属性】
技术研发人员:袁昌,季安,李栋伟,李秀飞,张道亚,周兴明,任庆新,张博,陈鑫,雷乐乐,王升福,薛凯喜,王泽成,秦志豪,罗昭祥,
申请(专利权)人:中核华泰建设有限公司,
类型:发明
国别省市:
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