一种隧道淹没-抽排水过程模拟加载装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种隧道淹没

【技术实现步骤摘要】
一种隧道淹没
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抽排水过程模拟加载装置及试验方法


[0001]本专利技术属于隧道模型试验
，尤其涉及一种隧道淹没
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抽排水过程模拟加载装置及试验方法。

技术介绍

[0002]富水岩溶隧道工程是我国交通路网建设中常见的地貌，由于地质条件的复杂性，地质勘查范围以及勘测技术的局限性等，隧道纵向地质条件难以完全准确掌握，隧道施工过程中难免揭露地下暗河、溶腔溶洞、断层破碎带以及贯通管道等。而雨季施工过程中，容易引发涌水淹没事故，造成施工中断，危害施工人员的人身安全，严重影响隧道施工进度。隧道后期抽排水过程中，隧道衬砌结构发生了局部掉块、裂缝、整体式垮落等不同形态的结构破坏模式，造成了严重的经济损失，同时也产生了不良的社会影响。
[0003]为此，亟需对隧道涌水
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淹没事故发生后，隧道结构的受力机制与变形破坏模式，以及隧道抽排水过程中结构特性开展相关研究，进而指导当前工程施工或为未来类似工程提供参考或借鉴。
[0004]物理模型试验作为富水岩溶隧道相关问题研究的主要技术手段之一，但是目前公开的技术中均未公开隧道淹没
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抽排水全过程的物理模型试验装置及相应方法，也未公开抽排水速率精确控制装置，同时未对降雨条件与隧道所处真实地应力同时模拟。
[0005]因此，亟需设计一种隧道淹没
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抽排水过程模拟加载装置及试验方法来解决上述的技术问题。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种隧道淹没
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抽排水过程模拟加载装置及试验方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种隧道淹没
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抽排水过程模拟加载装置，包括模型箱，所述模型箱外设置有加载系统，所述模型箱内设置有隧道模型；所述加载系统、所述模型箱和所述隧道模型分别与水箱连通；所述加载系统包括第一加载板和两个第二加载板，两所述第二加载板对称抵接在所述模型箱的两侧，所述第一加载板抵接在所述模型箱的顶端，所述第一加载板内设置有降雨组件，所述降雨组件与所述水箱连通；所述模型箱内填充有模拟围岩，所述模拟围岩内设置有若干岩溶管道，所述岩溶管道的顶端伸出所述模拟围岩并与所述降雨组件连通，所述岩溶管道的底端与所述隧道模型连通；所述隧道模型内与所述水箱之间设置有排水组件。
[0008]优选的，所述模型箱包括若干模型侧板和模型顶板，若干所述模型侧板首尾粘合固接成方框，所述模型顶板分别与若干所述模型侧板的上下端面粘合固接；所述第一加载板与顶部的所述模型顶板抵接，两所述第二加载板对称抵接在两对称设置的模型侧板上；
与所述隧道模型走向垂直的两所述模型侧板透明设置。
[0009]优选的，所述降雨组件包括嵌设在所述第一加载板内的布水管，所述布水管的一端伸出所述第一加载板，所述布水管位于所述第一加载板内的一端与开设在所述第一加载板内的若干降雨孔连通，若干所述降雨孔的底端贯穿所述第一加载板的底端并与所述岩溶管道连通；所述布水管与所述水箱之间固接并连通有降雨管，所述降雨管上固定安装有第一水泵，所述降雨管上设置有第一压力表和第一流量计。
[0010]优选的，所述排水组件包括设置在所述隧道模型内的若干排水口，所述排水口固接并连通有排水管，所述排水管能伸出所述隧道模型并与所述水箱连通；所述排水管上设置有第二水泵，所述排水管上设置有第二压力表和第二流量计。
[0011]优选的，所述隧道模型的一端与任一透明的所述模型侧板抵接，所述隧道模型的另一端设置有防突层，所述岩溶管道与所述防突层远离所述隧道模型的一端抵接。
[0012]优选的，与所述第二加载板抵接的所述模型侧板上贯穿开设有若干进水孔，所述进水孔固接并连通有进水管，所述进水管与所述水箱固接并连通；所述进水管上设置有第三水泵、第三压力表和第三流量计。
[0013]一种隧道淹没
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抽排水过程模拟加载试验方法，包括以下步骤：S1、组装试验装置；选择隧道模型并安装在模型箱内，然后将第一加载板和第二加载板分别抵接在模型箱上，最后分别将隧道模型、降雨组件和模型箱与水箱连通；S2、布置测量装置；测量隧道模型结构的应变和应力数据；S3、模拟地下水；向模拟箱内注入水来模拟地下水；S4、模拟降雨与双向加载，不模拟排水；启动降雨组件和加载系统，观测对模拟隧道的影响；S5、模拟降雨与双向加载，同时模拟排水；同时启动降雨组件和加载系统，同时启动排水组件，观测对模拟隧道的影响；S6、整理试验数据；分别整理步骤S4和步骤S5的试验数据；S7、清理试验装置。
[0014]优选的，S2中，隧道模型的表面布置光线传感器，同时利用数码相机与模拟隧道对应，拍摄模拟隧道的变形。
[0015]优选的，S4包括：S4.1、注入模拟地下水；S4.2、关闭排水组件；S4.3、启动加载系统和降雨组件；S4.4、记录试验数据。
[0016]优选的，S5包括：S5.1、注入模拟地下水；S5.2、启动排水组件；S5.3、启动加载系统和降雨组件；S5.4、记录试验数据。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：本专利技术在模型箱内设置模拟围岩，模拟围岩内设置有模拟隧道，通过加载系统对模型箱进行加载，同时第一加载板内设
置有降雨组件，使得降雨模拟同时还可以实现地应力加载，更加符合工程实际情况；岩溶管道模拟地下裂隙在雨水作用下将雨水渗入隧道内的过程，结合排水组件可模拟隧道掌子面淹没
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抽排水全过程中，隧道结构的受力特征以及围岩变形规律。
[0018]本专利技术能够实现隧道淹没
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抽排水全过程模拟，同时对抽排水速率进行精确控制，还可同时考虑降雨条件与隧道所处真实地应力，进而对隧道结构在淹没
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抽排水过程中的受力机制与变形破坏模型进行研究。
附图说明
[0019]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本专利技术隧道淹没
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抽排水过程模拟加载装置示意图；图2为本专利技术侧视结构示意图；图3为本专利技术降雨孔布置图；图中：1、模型箱；2、隧道模型；3、水箱；4、第一加载板；5、第二加载板；6、模拟围岩；7、岩溶管道；8、模型侧板；9、模型顶板；10、布水管；11、降雨孔；12、降雨管；13、第一水泵；14、第一压力表；15、第一流量计；16、排水口；17、排水管；18、第二水泵；19、第二压力表；20、第二流量计；21、防突层；22、进水孔；23、进水管；24、第三水泵；25、第三压力表；26、第三流量计；27、光线传感器；28、数码相机；29、底座。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道淹没
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抽排水过程模拟加载装置，其特征在于：包括模型箱（1），所述模型箱（1）外设置有加载系统，所述模型箱（1）内设置有隧道模型（2）；所述加载系统、所述模型箱（1）和所述隧道模型（2）分别与水箱（3）连通；所述加载系统包括第一加载板（4）和两个第二加载板（5），两所述第二加载板（5）对称抵接在所述模型箱（1）的两侧，所述第一加载板（4）抵接在所述模型箱（1）的顶端，所述第一加载板（4）内设置有降雨组件，所述降雨组件与所述水箱（3）连通；所述模型箱（1）内填充有模拟围岩（6），所述模拟围岩（6）内设置有若干岩溶管道（7），所述岩溶管道（7）的顶端伸出所述模拟围岩（6）并与所述降雨组件连通，所述岩溶管道（7）的底端与所述隧道模型（2）连通；所述隧道模型（2）内与所述水箱（3）之间设置有排水组件。2.根据权利要求1所述的隧道淹没
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抽排水过程模拟加载装置，其特征在于：所述模型箱（1）包括若干模型侧板（8）和模型顶板（9），若干所述模型侧板（8）首尾粘合固接成方框，所述模型顶板（9）分别与若干所述模型侧板（8）的上下端面粘合固接；所述第一加载板（4）与顶部的所述模型顶板（9）抵接，两所述第二加载板（5）对称抵接在两对称设置的模型侧板（8）上；与所述隧道模型（2）走向垂直的两所述模型侧板（8）透明设置。3.根据权利要求2所述的隧道淹没
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抽排水过程模拟加载装置，其特征在于：所述降雨组件包括嵌设在所述第一加载板（4）内的布水管（10），所述布水管（10）的一端伸出所述第一加载板（4），所述布水管（10）位于所述第一加载板（4）内的一端与开设在所述第一加载板（4）内的若干降雨孔（11）连通，若干所述降雨孔（11）的底端贯穿所述第一加载板（4）的底端并与所述岩溶管道（7）连通；所述布水管（10）与所述水箱（3）之间固接并连通有降雨管（12），所述降雨管（12）上固定安装有第一水泵（13），所述降雨管（12）上设置有第一压力表（14）和第一流量计（15）。4.根据权利要求1所述的隧道淹没
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抽排水过程模拟加载装置，其特征在于：所述排水组件包括设置在所述隧道模型（2）内的若干排水口（16），所述排水口（16）固接并连通有排水管（17），所述排水管（17）能伸出所述隧道模型（2）并与所述水箱（3）连通；所述排水管（17）上设置有第二水泵（18），所述排水管（17）上设置有第二压力表（19）和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜建明，张翾，李雪峰，万飞，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：