[实用新型]隧道工程中围岩及加固区渗流试验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及土木工程试验领域岩土类试验技术，具体是一种隧道工程中围岩及加固区渗流试验系统。

背景技术

地下水以围岩和加固区为渗流路径集中于隧道二次衬砌背后，对结构形成长期水压力，引发隧道渗漏水，隧道渗漏水可能导致隧道外地下水大量流失、地下水位下降、地表水源枯竭，伴随着水土流失、植被破坏、地面塌陷等发生，因此，掌握周围渗流场情况对预防隧道水问题有着重要的意义；采用隧道工程中围岩及加固区渗流试验系统及其试验方法，可定量测试围岩及加固区的水压力分布、渗透系数及地下水流量，以便对地下渗流场进行研究，国内众多科研院所先后对隧道工程中地下渗流场进行了模型试验研究，并取得了一大批研究成果：其一，《岩石力学与工程》2007年第5期介绍了一种高水压隧道渗流场试验装置系统，由水压力加载装置、密闭箱体、隧道结构和水压力测试装置4部分组成，密闭箱体用钢板、槽钢和工字钢焊接加工而成，尺寸为2m×1m×1.3m，该系统重点针对恒定静水头作用下的隧道结构进行模拟试验，无法实现对围岩和加固区水压力、渗透系数等的测试；其二，专利权人为山东大学，中国专利申请号201110412569.5介绍了一种海底隧道流固耦合模型试验系统及其试验方法，包括高强度刚性试验结构架、高强度钢化玻璃密封箱、监测显示系统、计算机控制平台和压力水箱，可模拟平面及准三轴流固耦合模型试验，但无法实现对注浆加固区的模拟，也不能对不同水头下的地下水流量进行预测；综合分析上述单位的模型试验系统，还存在以下不足之处：第一，上述模型试验系统水头通常恒定不可调控，能实现的情况单一，无法对静水头、动水头及变水头进行模拟；第二，上述模型试验中忽略了加固区的存在，不能反映真实的隧道周围岩土体组成情况；第三，上述模型试验中，不能测试围岩及加固区中水压力分布情况，更无法测试围岩、加固区的渗透系数，不能有效地掌握隧道周边地下渗流场状态。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够方便、准确、真实地测试动水头、静水头和变水头作用下围岩及加固区中的水压力分布，并可根据试验需求测试不同围岩、加固区的渗透系数，尽可能真实地模拟隧道周边的渗流场并进行探究的隧道工程中围岩及加固区渗流试验系统及其试验方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种隧道工程中围岩及加固区渗流试验系统，包括加固区模型箱、围岩区模型箱、移动式循环水箱装置和水压力测试系统；所述加固区模型箱上设有第一顶板和第一底板，第一顶板和第一底板均设有35mm外边缘，外边缘上均布12个螺栓孔，第一顶板或第一底板与围岩区模型箱通过螺栓连接；所述加固区模型箱的侧壁中部竖向均匀分布有4个第一水压测量孔并安置测压软管，测压软管置于加固区模型箱内部的一端连接有透水石，测压软管的另一侧与水银U型管相连；所述加固区模型箱的侧壁上方设有第一溢流孔，加固区模型箱的侧壁下方设有第一进水孔；所述围岩区模型箱分为上部箱体和下部箱体，上部箱体具有第二顶板和第二底板，第二顶板和第二底板均设有35mm外边缘，外边缘上均布12个螺栓孔，下部箱体具有第三顶板和第三底板，第三顶板也设有35mm外边缘，外边缘上均布12个螺栓孔，上部箱体和下部箱体通过螺栓连接；所述上部箱体的侧壁中部竖向等间距设置个第二水压测量孔，下部箱体的侧壁中部竖向等间距设置3个第三水压测量孔，第二水压测量孔和第三水压测量孔处均安装有测压软管，测压软管一端与围岩区模型箱内的透水石连接，另一端与水银U型管相连，围岩区模型箱的侧壁设有用于对试验对象进行开启或封堵的第二溢流孔和第二进水孔；所述移动式循环水箱装置包括上水箱和下水箱，上水箱内部1/4边长处设有高300mm的隔板，将上水箱分为溢流区和储水区，储水区底部设有第三进水孔和渗流出水孔，溢水区底部设有用于循环水箱回流的第三溢流孔，下水箱通过水泵向上水箱补给，上水箱通过渗流出水孔为加固区模型箱、围岩区模型箱提供作用水头；所述水压力测试系统包括透水石、测压软管、水银U型管及刻度板，透水石预埋于加固区模型箱和围岩区模型箱中并通过测压软管与水银U型管相连，刻度板设置在水压力测试系统的侧壁。