隧道渗漏水模拟用砂槽实验箱制造技术

本实用新型专利技术公开了隧道水文地质环境模拟试验技术领域的隧道渗漏水模拟用砂槽实验箱，包括主体模型、水循环装置和测压装置，主体模型包括模型箱，模型箱顶部设有开口，模型箱内填充有模拟围岩用的材料层，模型箱内设有隧道模型，隧道模型包裹在材料层之中，模型箱上均匀设有若干的标记点孔，模型箱上部设有若干横向均匀分布的示踪剂孔，模型箱背面均匀设有若干的测压孔；模型箱上部一侧连通有进水管道，模型箱下部一侧连通有第一排水孔，第一排水孔通过连接管与水循环装置连通。本实用新型专利技术结构简单，通过注入示踪剂可观察地下水的流动踪迹，并较为充分的分析地下水的流动规律。并较为充分的分析地下水的流动规律。并较为充分的分析地下水的流动规律。

【技术实现步骤摘要】
隧道渗漏水模拟用砂槽实验箱


[0001]本技术属于隧道水文地质环境模拟试验
，具体是隧道渗漏水模拟用砂槽实验箱。

技术介绍

[0002]随着我国交通建设的蓬勃发展，隧道的增长速度越来越快，建设规模越来越大。隧道的建设中有“十隧九漏”之说，在长期的地下水作用下，隧道围岩易发生较大变形甚至失稳破坏。由于隧道的开挖本身可能形成一个集水走廊，同时会引起围岩应力重分布，导致围岩渗透系数增大，从而增大了地层中地下水对隧道围岩稳定性的影响。并且隧道运营后，由于开挖形成新的集水廊道，进而引起的地下水环境变化，尤其以水位、水压变化最为明显。
[0003]为此，中国专利公告号为CN204142710U的专利公开了一种模拟降雨及地下水渗流下隧道围岩塌方的试验装置，它包括模型试验箱、雨量可调的降雨模拟系统、地下水渗流模拟系统、地下水供给系统、含水量测试系统、应力监测系统、数字照相非接触量测系统和光纤光栅位移监测系统。通过模拟地表水和地下水渗流作用下隧道软弱破碎围岩的渐进性破坏过程，定量研究不同的降雨条件和不同的地下水渗流路径条件下破碎围岩的力学行为。通过获得隧道围岩塌方过程中的多物理场信息，分析塌方不同演化阶段的多元信息特征及各场信息的内在联系，确定不同因素下隧道软弱破碎围岩的渐进性破坏过程和破坏形态、范围，为揭示降雨及地下水渗流条件下软弱破碎围岩的渐进性破坏机理和动态压力拱效应提供有效依据。
[0004]上述装置利用一系列的系统检测了水流的流动情况，但是其只是对于水流的流动量压力等进行了一定的检测，但是对于直观的观察水流的流动轨迹进而分析出地下水运移路径示踪方面并不能较为充分的表示。

技术实现思路

[0005]为了解决上述不能充分的观察地下水运移路径示踪的问题，本技术的目的是提供隧道渗漏水模拟用砂槽实验箱，通过注入示踪剂可观察地下水的流动踪迹，并较为充分的分析地下水的流动规律。
[0006]为了实现上述目的，本技术的技术方案如下：隧道渗漏水模拟用砂槽实验箱，包括主体模型、水循环装置和测压装置，主体模型包括模型箱，模型箱内对称固定连接有透水隔离板，透水隔离板上设有若干的透水孔且透视隔离板上包裹有透水布，模型箱顶部设有开口，模型箱内填充有模拟围岩用的材料层，模型箱内设有隧道模型，隧道模型包裹在材料层之中，模型箱上部设有若干横向均匀分布的示踪剂孔，示踪剂孔均位于材料层处，模型箱背面均匀设有若干的测压孔，其中标记点孔、示踪剂孔和测压孔内均设有铜管，标记点孔和示踪剂孔远离测压孔的一侧均设有用于封闭标记点孔和示踪剂孔的橡胶套；
[0007]模型箱底部连通有进水管道，模型箱下部远离进水管道一侧连通有第一排水孔，第一排水孔通过连接管与水循环装置连通，模型箱底部连通有第二排水孔，第二排水孔远
离模型箱一端连通有排水渠；排水渠呈矩形且固定连接于模型箱底部，其中进水管道、第一排水孔和第二排水孔上均连通有单向阀；
[0008]水循环装置包括储水箱，储水箱设置于模型箱一侧，储水箱底部连通有注水管，注水管与进水管道连通；
[0009]测压装置包括测压器，测压器连通有若干的测压管，若干的测压管远离测压器一端分别与测压孔连通。
[0010]基础方案的原理及有益效果是：首先利用将模型箱的内壁利用砂纸均匀打磨，并将各部件安装于模型箱内，填充模型用砂时，按照水饱和分层填装的方式填装，确保填装后无明显气泡，将试验装置的各个部件相互连接，检测装置是否有漏水的现象发生；
[0011]缓慢打开进水管道处的单向阀，开始计时，同时打开第一排水孔处单向阀，使模型箱内的水逐渐流动至水循环装置内，其中每隔20分钟记录一次第一排水孔处的排泄量，单次试验持续3分钟，每隔半小时记录一次全部测压管的示数。直至相邻两次记录差值控制在5％以下时，视模型箱内地下水已饱和，此时泉点流量为正常饱和流量，记录测压管的水位高度，记录为水饱和时间；
[0012]然后从示踪剂孔处加入示踪剂，开始计时，每5分钟对模型箱正面拍照，观察记录测压管数据和示踪剂颜色的流动路径，直至示踪剂颜色到达排水孔结束，计时结束。同时后续依次对工况2、3和4进行实验，可观察地下水的流动规律。
[0013]由此可通过水流在模拟箱内的流动轨迹和流出量及压力的监测，可较为直观的观察到隧道开挖涌水前后地下水运移路径示踪，水位和水压变化规律。
[0014]进一步，水循环装置还包括排水箱和泵组件，排水箱设置于模型箱一侧，排水箱一侧连通有排水管，排水箱通过排水管与第一排水孔均连通；
[0015]泵组件位于排水渠内，泵组件的输出端分别通过分流循环管与排水箱和储水箱底部连通。
[0016]基础方案的有益效果是：通过打开第二排水孔上的单向阀可使模拟箱内的水流动至排水渠内，由此排水渠内将积累水，同时开启泵组件，泵组件将通过分流循环管将排水渠内的水传送至储水箱和排水箱进行备用；
[0017]同时通过开启和关闭进水管道和第一排水孔上的单向阀也可控制模拟箱内的水的输入或者排出。进而可实现水资源的循环利用，减少资源的浪费。
[0018]进一步，储水箱和排水箱上均设有调节组件，调节组件包括底座，底座中心部设有丝杆，丝杆与底座连接处固定连接有滚珠轴承；
[0019]储水箱和排水箱中部均设有螺母座，储水箱和排水箱通过螺母座固定于丝杆上，且储水箱和排水箱通过螺母座与丝杆形成滚珠丝杆结构，丝杆顶部固定连接有转块。
[0020]基础方案的有益效果是：当需调节进水处和排水处的高度时，通过用手转动转块，由此丝杆随之进行转动运动，同时因为储水箱和排水箱通过螺母座与丝杆形成滚珠丝杆结构，所以储水箱和排水箱随之将在竖向往上运动，并且通过正反向的旋转可控制储水箱和排水箱调高或者调低，进而可灵活的调整储水箱和排水箱的高度，使实验对比数据多样性化。
[0021]进一步，隧道模型底部和两侧壁均设有由铜管构成的测量孔，测量孔内均设有电控阀，模型箱一侧设有用于控制电控阀的开关。
[0022]基础方案的有益效果是：当对隧道涌水量与排水孔流量衰减规律和影响时间进行分析时，在观察记录测压管数据和示踪剂颜色的流动路径之后，用手按压开关并使电控阀开启，然后模型箱内流动的液体将会随着测量孔流动至隧道模型处，重新计时。每5分钟记录一次隧道排水量和泉点QD1排水量，单次测量时间2分钟。同时示踪剂持续注入至示踪剂孔处，每5分钟对模型箱正面拍照，观察记录测压管数据和示踪剂颜色的流动路径，直至示踪剂颜色到达排水孔结束，计时结束。
[0023]进一步，测量孔上盖有土工布。
[0024]基础方案的有益效果是：可减少隧道模型的透水性以及防止砂样的堵塞。
[0025]进一步，模型箱远离开关的一侧设有水龙头，水龙头与隧道模型连通。
[0026]基础方案的有益效果是：当测量孔开启后，隧道模型内的水量增加从而随之流动至水龙头处，然后水龙头处接有量筒，并根据流动至量筒内的水量监测隧道模型内的排水量。
[0027]进一步，排水箱内设有分隔板，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.隧道渗漏水模拟用砂槽实验箱，其特征在于：包括主体模型、水循环装置和测压装置，主体模型包括模型箱，模型箱内对称固定连接有透水隔离板，透水隔离板上设有若干的透水孔且透视隔离板上包裹有透水布，模型箱顶部设有开口，模型箱内填充有模拟围岩用的材料层，模型箱内设有隧道模型，隧道模型包裹在材料层之中，模型箱上均匀设有若干的标记点孔，模型箱上部设有若干横向均匀分布的示踪剂孔，示踪剂孔均位于材料层处，模型箱背面均匀设有若干的测压孔，其中标记点孔、示踪剂孔和测压孔内均设有铜管，标记点孔和示踪剂孔远离测压孔的一侧均设有用于封闭标记点孔和示踪剂孔的橡胶套；模型箱底部连通有进水管道，模型箱下部远离进水管道一侧连通有第一排水孔，第一排水孔通过连接管与水循环装置连通，模型箱底部连通有第二排水孔，第二排水孔远离模型箱一端连通有排水渠；排水渠呈矩形且固定连接于模型箱底部，其中进水管道、第一排水孔和第二排水孔上均连通有单向阀；水循环装置包括储水箱，储水箱设置于模型箱一侧，储水箱底部连通有注水管，注水管与进水管道连通；测压装置包括测压器，测压器连通有若干的测压管，若干的测压管远离测压器一端分别与测压孔连通。2.根据权利要求1所述的隧道渗漏水模拟用砂槽实验箱，其特征在于：水循环装置还包括排水箱和泵组件，排...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，孟露，于维刚，谷婷，吴奎峰，肖洋，李苍松，卢松，马显春，
申请(专利权)人：中铁西南科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：