[实用新型]一种模拟砂土覆盖岩溶溶洞破坏的实验装置

说明书

本实用新型提供一种模拟砂土覆盖岩溶溶洞破坏的实验装置，包括：溶洞模拟系统，其中砂土贮存箱位于岩溶模拟箱上部且两者之间设有可动式钢板；砂土贮存箱内充填目标地层砂土；岩溶模拟箱用于模拟溶洞；浆液存储和输送系统，用于将模拟用浆液输送到砂土贮存箱内的砂土层中；监测系统，用于测量浆液的注射压力和可动式钢板的移动间距。本实用新型能模拟在砂土覆盖岩溶地区溶洞上覆砂层不同厚度或不同注浆位置或不同注浆压力情况下溶洞变形破坏过程，得到砂土覆盖岩溶地区盾尾注浆压力致使溶洞变形破坏机理，从而得到适合该砂土覆盖岩溶地层的注浆工艺，为解决砂土覆盖岩溶地区盾尾注浆压力致使溶洞变形破坏问题提供指导。

技术领域

本实用新型涉及一种地下建筑工程技术领域中的室内模拟实验装置，具体地，涉及一种模拟砂土覆盖岩溶溶洞破坏的实验装置。

背景技术

盾构法有着施工效率高、经济性强、安全性高的特点，是相对均质的覆土深度宜不小于6m地下隧道的主要施工方式。该工法需要首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井，然后安装盾构机，其次盾构推进操纵与纠偏，再次进行衬砌拼装和衬砌背后注浆。在施工隧道附近存在岩溶，尤其是砂土覆盖岩溶，当衬砌背后注浆压力超过某一值时，发生岩溶塌陷等地质灾害。所以，在砂土覆盖岩溶地层盾构施工如何避免溶洞破坏是施工难点之一。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利号为201220642116.1，专利公开号203053967U，专利名称为：一种盾构隧道背填注浆实验的模拟装置，该模拟装置能模拟盾构隧道的背填注浆过程，通过测试分析注浆后的浆壳分析该地层记盾构姿态下的注浆参数和注浆工艺，但是不能直接模拟在岩溶地区溶洞变形过程，故该专利无法直接模拟砂土覆盖岩溶地区溶洞变形破坏过程，同时也不能给出砂土覆盖岩溶地区溶洞变形破坏的临界状态指标(注浆压力、注浆压力和临界开口度)。所以该专利中所述模拟装置虽然能模拟盾构隧道背填注浆过程，但是无法记录砂土覆盖岩溶溶洞破坏过程和临界状态指标。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种模拟砂土覆盖岩溶溶洞破坏的实验装置，该装置改变了以往的模拟溶洞变形装置，而是采用了两块可动式钢板模拟溶洞开口变形，用来模拟在溶洞上覆砂层厚度、注浆位置、注浆压力与溶洞临界开口变形的关系，从而研究砂土覆盖岩溶地区盾尾注浆压力致使溶洞变形破坏机理。

为实现以上目的，本实用新型提供一种模拟砂土覆盖岩溶溶洞破坏的实验装置，包括：

溶洞模拟系统，包括砂土贮存箱和岩溶模拟箱，所述砂土贮存箱位于所述岩溶模拟箱上部且两者之间设有能沿水平向自由滑动的可动式钢板；所述砂土贮存箱内充填目标地层砂土，用于模拟溶洞顶板砂土层；所述岩溶模拟箱用于模拟溶洞；

浆液存储和输送系统，用于将模拟用浆液输送到所述砂土贮存箱内的砂土层中；

监测系统，用于测量浆液的注射压力和所述可动式钢板的移动间距。

优选地，所述浆液存储和输送系统包括储浆桶、注浆泵、储浆仓、浆液控制阀、注浆仓、注浆管；所述储浆桶的出口连接在所述注浆泵的一端，所述注浆泵的另一端连接所述储浆仓的入口，所述储浆仓的出口连接所述注浆仓的入口端，；所述浆液控制阀位于所述储浆仓和所述注浆仓之间，所述注浆仓的出口连接到所述注浆管的一端，所述注浆管的另外一端插入所述砂土贮存箱内的目标地层砂土中；

所述储浆桶用于储存浆液，所述注浆泵用于向所述砂土贮存箱内的目标地层砂土中泵送浆液，所述储浆仓用于混合均匀浆液，所述浆液控制阀用于控制浆液压力和记录浆液流量，注浆仓用于稳定即将输送浆液的压力，所述注浆管用于向所述砂土贮存箱内的目标地层砂土中输送浆液；

优选地，所述监测系统包括压力计和钢尺，其中：所述压力计的两端连接在所述注浆管上；所述压力计用于测量浆液的注射压力；所述钢尺用于测量溶洞模拟系统临界破坏时可动式钢板的间距。