一种用于隧道衬砌受力和防水的试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种用于隧道衬砌受力和防水的试验装置，包括衬砌结构、环向加压系统和注水系统；衬砌结构中设置有多个泄水孔，泄水孔的出水口位于衬砌结构端面上；环向加压系统包括加压套筒和液压泵，加压套筒内径与衬砌结构外径配合，衬砌结构同轴置于加压套筒内；液压泵用于沿加压套筒环向加压；注水系统包括注水管和水泵，加压套筒上设置有注水口；注水管一端连接注水口，另一端连接水泵。本实用新型专利技术便于研究在高地应力和渗水压力作用下隧道衬砌防排水效果。衬砌防排水效果。衬砌防排水效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于隧道衬砌受力和防水的试验装置


[0001]本技术属于隧道衬砌结构
，具体涉及一种用于隧道衬砌受力和防水的试验装置。

技术介绍

[0002]我国地阔辽源，在很多地方修建的隧道都不可避免的遭受水流的侵蚀与破坏。尤其在西南地区，地质地形条件复杂，地壳运动活跃，活动断裂发育。隧道养护人员流传着“十隧九漏”这种说法，这正反映了“水害”发生的频繁性。隧道水害不仅增加隧道内湿度，造成电路短路等危害，危及运输工程，而且还引发其他病害。隧道由于渗水、漏水，将会造成衬砌开裂或使原有裂缝发展变大、加重衬砌裂损，并随着水流的渗漏，使混凝土侵蚀日益严重。
[0003]目前对于隧道衬砌防水的控制，工程中常采取在衬砌外围、衬砌中间或在其内表面设置防水层，或进行压浆等措施。然而防水层一旦堵塞，则衬砌内积水无法排出，将进一步侵蚀衬砌结构；除此之外，隧道受地应力的影响，也会使围岩和衬砌结构遭到破坏，从而损坏隧道防水材料。因此，为了揭示在高地应力高水压条件下防水隧道衬砌防水性能和抗变形的能力并研发出更好防排水结构形式，使之能更好地承受水的腐蚀以及水压、地应力的影响，需要一种能够真实模拟隧道衬砌结构承受高地应力高水压的防水性能试验系统。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种用于隧道衬砌受力和防水的试验装置，便于研究在高地应力和渗水压力作用下隧道衬砌防排水效果。
[0005]本技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种用于隧道衬砌受力和防水的试验装置，包括衬砌结构、环向加压系统和注水系统；
[0007]衬砌结构中设置有多个泄水孔，泄水孔的出水口位于衬砌结构端面上；
[0008]环向加压系统包括加压套筒和液压泵，加压套筒内径与衬砌结构外径配合，衬砌结构同轴置于加压套筒内；液压泵用于沿加压套筒环向加压；
[0009]注水系统包括注水管和水泵，加压套筒上设置有注水口；注水管一端连接注水口，另一端连接水泵。
[0010]优选的，衬砌结构为筒状，自外向内依次包括初次衬砌和二次衬砌，二次衬砌中同轴设置有防水夹层；泄水孔设置在防水夹层中。
[0011]进一步的，二次衬砌的内表面上设置有排水管。
[0012]优选的，衬砌结构两端端面分别通过螺栓安装有端板。
[0013]进一步的，端板与衬砌结构端面之间通过密封带密封。
[0014]优选的，还包括反力支撑架，加压套筒横向置于反力支撑架上。
[0015]优选的，衬砌结构内部渗水处设有渗水处治接水板。
[0016]优选的，渗水处治接水板包括接水板，接水板边缘通过密封带和固定螺钉与衬砌
结构密封连接。
[0017]与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
[0018]本技术能够通过环向加压系统向衬砌结构施加径向压力，通过注水系统施加渗水压力，从而模拟在不同围压和渗水压力下隧道结构防排水系统的效果，进而研究在高地应力和渗水压力下防排水效果，可以运用于隧道衬砌装置防排水和受力试验。
[0019]进一步的，设置排水管，当渗入衬砌结构的水无法通过泄水孔排出时，可以通过排水管排出。
[0020]进一步的，通过设置端板，还能对衬砌结构施加横向压力，提高模拟真实性，提高实验准确性。
[0021]进一步的，设置渗水处治接水板，可以通过本技术装置研究在高地应力和渗水压力作用下，渗水处治结构对隧道衬砌防排水效果的影响。
附图说明
[0022]图1为隧道衬砌受力和防水试验装置立体图。
[0023]图2为隧道衬砌受力和防水试验装置主视图。
[0024]图3为渗水处治接水板示意图。
[0025]其中：1
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端板，2
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螺栓，3
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初次衬砌，4
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注水管，5
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加压套筒，6
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泄水孔，7
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二次衬砌，8
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反力支撑架，9
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排水管，11
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接水板，12
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固定螺钉，13
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密封结构带。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，所述是对本技术的解释而不是限定。
[0027]如图1和图2，本技术所述的用于隧道衬砌受力和防水的试验装置，包括衬砌结构、端板1、环向加压系统、注水系统和反力支撑架8。
[0028]衬砌结构为圆柱状，自外向内依次包括初次衬砌3和二次衬砌7，二次衬砌7中同轴设置有防水夹层。
[0029]环向加压系统包括加压套筒5和液压泵，加压套筒5内径与衬砌结构外径配合，衬砌结构同轴置于加压套筒5内。加压套筒5横向置于反力支撑架8上。加压套筒5与衬砌结构侧面完美贴合，由液压加载系统提供液压动力，实现径向应力的加载和保持。工作压力最高可达20MPa，由液压泵提供液压动力源及变频调节流量，通过伺服阀调节压力，控制双作用液压缸进行加载和保持。
[0030]衬砌结构两端分别通过螺栓安装有端板1，所述端板1为八角螺栓杆施力结构，通过调整螺距来控制端板1对衬砌结构的横向应力，其与衬砌结构表面通过密封带连接，以保证其不透水性。通过调节螺距，最大密封加压为16Mpa，最大能承受8Mpa地应力和8Mpa水压应力。
[0031]注水系统包括注水管4、高压水泵、稳压系统、气压泵及储气罐、高压注水连接管路及接头、阀块等。加压套筒5上设置有注水口，注水口连接注水管4，水管4埋置于初次衬砌外表面与液压加载系统之间，通过连接高压水泵来施加水压力，进而观测衬砌结构的渗排水效果。注水系统能模拟地下工程围岩的突涌水现象和过程，可实现模型内水压力的恒定，并
保证突水瞬间压力的迅速补给和大流量突涌水。
[0032]防水夹层中设置有多个泄水孔6，泄水孔出水口位于两端端面上，用于水流从防水夹层直接排出。二次衬砌7的内表面上设置有排水管9，排水管9进水口位于衬砌结构顶部内表面，排水管9出水口位于衬砌结构底部内表面。
[0033]如图3，所述衬砌结构内部渗水处设有渗水处治接水板，渗水处治接水板构造包括接水板11，接水板11边缘通过密封结构带13和固定螺钉12与衬砌结构密封连接。
[0034]本技术的原理为：通过环向加压系统给衬砌结构施加径向压力，通过端板给衬砌结构施加横向压力，通过注水管注水，如有水渗进衬砌结构则从泄水孔6排出，未从泄水孔6排出的水还能从排水管9排出。
[0035]本技术的使用方法为：试验时，在加压套筒5内依次做好围岩、初衬、防水层和二次衬砌结构，通过环向加压系统给衬砌结构施加径向压力，通过端板给衬砌结构施加横向压力，通过注水管注水，模拟在不同围压和渗水压力下隧道结构防排水效果。其中，防水层如防水卷材等铺设在二次衬砌中。防水卷材搭接宽度150mm，满足隧道防水卷材搭接规范。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于隧道衬砌受力和防水的试验装置，其特征在于，包括衬砌结构、环向加压系统和注水系统；衬砌结构中设置有多个泄水孔(6)，泄水孔(6)的出水口位于衬砌结构端面上；环向加压系统包括加压套筒(5)和液压泵，加压套筒(5)内径与衬砌结构外径配合，衬砌结构同轴置于加压套筒(5)内；液压泵用于沿加压套筒(5)环向加压；注水系统包括注水管(4)和水泵，加压套筒(5)上设置有注水口；注水管(4)一端连接注水口，另一端连接水泵。2.根据权利要求1所述的用于隧道衬砌受力和防水的试验装置，其特征在于，衬砌结构为筒状，自外向内依次包括初次衬砌(3)和二次衬砌(7)，二次衬砌(7)中同轴设置有防水夹层(10)；泄水孔(6)设置在防水夹层(10)中。3.根据权利要求2所述的用于隧道衬砌受力和防水的试验装置，其特征在于，二次...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋剑，田叶青，弓斌，朱林楦，张志鹏，冯泓鸣，魏昂，周志军，
申请(专利权)人：西安长大力创交通科技有限公司，
类型：新型
国别省市：