[发明专利]一种模拟隧道断层围岩渗透性的模型试验装置

说明书

本发明公开了一种模拟隧道断层围岩渗透性的模型试验装置，包括管主体、位于管主体下的垫板、位于垫板下的支墩、连接于垫板一端底部的收集池、分别连接于管主体顶部的水压表和进水管、与进水管连接的水箱、与水箱连接的动‑定滑轮组合、读取水箱的水头高度的量尺；水箱中的水通过进水管进入管主体中，并通过水压表读取其水压；管主体的开口端浇筑相似材料，且其上设有刻度尺，以读取相似材料的厚度，通过收集池收集和读取从相似材料中渗出的水的流量；通过绕过动‑定滑轮组合的绳子控制水箱的高度，为管主体提供不同水压。本发明的装置能模拟不同水压、不同防突厚度条件下断层相似材料的渗透性，试验过程易于操作，简单有效。

技术领域

本发明涉及地质工程岩土体材料试验技术领域，尤其涉及一种模拟隧道断层围岩渗透性的模型试验装置。

背景技术

在隧道施工过程中，经常会穿越复杂地质构造和水文地质条件，尤其是在隧道富水断层高承压条件下，断层材料的防突厚度、岩土体性质及渗透性、富水特征、承压水临界压力等，对隧道围岩的稳定性有着非常重要的影响。断层破碎带围岩失稳易于诱发崩塌、涌水突泥等地质灾害，给人民的生命财产安全造成严重威胁。因此，研究隧道断层围岩渗透性在地质灾害防治方面具有重要意义。

岩土体为岩体、土体及其混合物的统称，岩土体不仅是地质工程领域最常见的一类地质体，也是地质工程领域研究的主体。岩土体的渗透性指岩体或土体具有被水透过的性能，通常采用渗透系数来表征。渗透系数又称水力传导系数，渗透系数越大，岩土体的透水性越强，渗透性越强，水流对岩土体内部结构破坏性就越大，从而对岩土体固体骨架的稳定性造成的威胁就越大。影响隧道岩土体渗透性的因素主要包括岩土体性质、防突厚度、临界水压、富水特征等，岩土体的防突厚度及临界水压对岩土体渗透性有着重要的影响，有关岩土体渗透性对岩土体稳定性影响的研究受到众多学者的关注。

基于地质条件与技术条件的限制，在一些隧道施工中不能对断层带围岩进行现场取样，需按照一定的相似原理制备相似材料以模拟断层岩体的相关性质。现有技术中制备岩土体相似材料的方法较多，但往往缺乏对围岩渗透性方面的考虑，从而对岩土体的稳定性造成严重威胁。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种模拟隧道断层围岩渗透性的模型试验装置，进行不同水压、不同防突厚度条件下断层围岩相似材料的渗透试验，研究隧道断层带岩土体的渗透性质。

为实现上述目的，本发明采用了一种技术方案：一种模拟隧道断层围岩渗透性的模型试验装置，包括管主体、位于所述管主体下的垫板、位于所述垫板下的支墩、连接于所述垫板一端底部的收集池、分别连接于所述管主体顶部的水压表和进水管、与所述进水管连接的水箱、与所述水箱连接的动-定滑轮组合、读取所述水箱的水头高度的量尺；

所述水箱中的水通过进水管进入管主体中，并通过所述水压表读取其水压；

所述管主体的一端开口、另一端密封，通过开口一端浇筑相似材料，且其上设有刻度尺，以读取所述相似材料的厚度，通过所述收集池收集从相似材料中渗出的水的流量；

通过绕过所述动-定滑轮组合的绳子控制水箱的高度，为所述管主体提供不同水压。

进一步地，所述管主体包括材料区段、承压区段和堵头区段，所述材料区段为浇筑有相似材料的开口一端，所述堵头区段为密封一端，承压区段为中间段。

进一步地，所述材料区段的管内壁经打毛处理，以增大与所述相似材料之间的摩擦力，同时在浇筑所述相似材料前，在所述材料区段的管内壁上涂上一层密封硅胶。

进一步地，所述承压区段上设有第一孔和第二孔，分别用于连接所述水压表和进水管。

进一步地，所述水压表通过缓冲管与第一孔连接，所述缓冲管的一端与第一孔转动连接、另一端与水压表连接。

进一步地，所述承压区段的第一孔的位置处叠加了一套管，所述套管上开设有第三孔，所述第三孔与第一孔对位重叠。