[实用新型]一种深埋硐室先加载后开挖的试验模型

说明书

本实用新型涉及地下岩体施工试验领域，具体的说是一种深埋硐室先加载后开挖的试验模型。本实用新型的模型包括围岩模拟块、贯穿开设在围岩模拟块中的硐室模拟腔以及设置在硐室模拟腔中的临时支护机构，临时支护机构包括与硐室模拟腔形状相对应的刚性承载管，在刚性承载管的外壁上设有石蜡层、用于将石蜡层融化以模拟硐室开挖卸载的电热丝以及用于将融化后的石蜡导入至刚性承载管内腔中的多个排蜡孔。本实用新型可解决现有技术中不能正确反映硐室开挖和应力加载顺序的缺点，从而使实验模型可以反映真实硐室围岩的破裂区域和范围，进而对实际硐室开挖施工提供精确的参考。

技术领域

本实用新型涉及地下岩体施工试验领域，具体的说是一种深埋硐室先加载后开挖的试验模型。

背景技术

随着交通工程、采矿工程的快速发展，施工单位需要在山区和地下修建了大量的硐室空间。但是由于地下工程环境复杂，硐室的开挖极易引起周边围岩的劣化，发生围岩松动、破裂和坠石等现象，严重时会发生大规模的塌方，危及地下工程的修建和使用。采用模型试验的方法，通过模拟硐室开挖以预测围岩的破裂形式和范围是一种可行的方法。

在地下硐室开挖时，其周边应力逐步卸载，围岩产生径向或环向破裂区，破裂区域的大小和形态决定了地下硐室支护的强度与方式。很多学者试图通过模型试验的方式获取硐室围岩破坏的范围，由于试验条件的限制，他们大多采用“先开洞、后加载”的方式，但该方法存在不能正确反映硐室开挖和应力加载顺序的缺点，并导致实验模型不能反映真实硐室围岩的破裂区域和范围，无法对实际施工提供精确的参考。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种深埋硐室先加载后开挖的试验模型，以解决现有技术中不能正确反映硐室开挖和应力加载顺序的缺点，从而使实验模型可以反映真实硐室围岩的破裂区域和范围，进而对实际硐室开挖施工提供精确的参考。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种深埋硐室先加载后开挖的试验模型，包括围岩模拟块、贯穿开设在围岩模拟块中的硐室模拟腔以及设置在硐室模拟腔中的临时支护机构，临时支护机构包括与硐室模拟腔形状相对应的刚性承载管，在刚性承载管的外壁上设有石蜡层、用于将石蜡层融化以模拟硐室开挖卸载的电热丝以及用于将融化后的石蜡导入至刚性承载管内腔中的多个排蜡孔。

优选的，电热丝呈螺旋状绕设在刚性承载管的外壁上，电热丝的两端分别均设置在围岩模拟块外部，电热丝的两端之间连接有电源以及用于控制电热丝通电的开关。

优选的，电热丝的数量为多根，任意一根电热丝的两端均设有与该电热丝在刚性承载管上的分布位置相对应的标识。

优选的，刚性承载管采用非导电的聚乙烯硬塑料材质制作。

优选的，围岩模拟块为长方体，硐室模拟腔沿围岩模拟块的长度或宽度方向分布。

优选的，硐室模拟腔通过临时支护机构与围岩模拟块采用分层夯筑的方式一体成型。

有益效果

本实用新型利用石蜡通电加热后快速熔化的特点，实现三向受力条件下模型硐室的开挖，具有施工速度快、安全性高、操作方便快捷等优点；试验时，可以对试验模型在三个方向上同时加载，也可独立调整三个方向施加荷载的大小，实现不同围岩应力条件下硐室围岩破坏的试验研究。

附图说明

图1为本实用新型的围岩模拟块在试验过程中的三项加载受力示意图；

图2为本实用新型的临时支护机构部分的结构示意图；

图中标记：1、围岩模拟块，2、临时支护机构，201、电热丝，202、电源，203、开关，204、排蜡孔，205、石蜡层，206、刚性承载管，3、硐室模拟腔。

具体实施方式