[实用新型]一种隧道管片或围岩衬砌渗透系数测试系统

说明书

本实用新型为一种隧道管片或围岩衬砌渗透系数测试系统，该渗透系数测试系统包括储气容器、阀门以及测试装置，储气容器具有储气腔和进气口，储气容器上设有进气管，且进气管的底端伸入至储气腔内，顶端伸向储气腔外；测试装置具有用于接收空气的气室，测试装置与储气容器通过阀门连接以接收从储气腔内流出的气体；所述的测量装置包括端部有外螺纹的支撑轴、端部有外螺纹的空心套筒、空心光滑套筒和橡胶圈；支撑轴轴向依次套接空心光滑套筒和一个橡胶圈，空心光滑套筒上沿轴向设有气槽，空心光滑套筒上分成测试段和密封段，测试段和密封段之间设置有外螺纹。该系统采用两端橡胶封固测量段，提高测量精度。

技术领域

本实用新型涉及一种岩土工程技术，具体是一种隧道管片或围岩衬砌渗透系数测试系统。

背景技术

我国山区地带分布广泛，随着高速公路网以及铁路网在全国范围内铺开，特别是向山区密集的西部地区不断延伸，隧道工程发展的重要性和迫切性逐渐凸显。隧道盾构管片或围岩衬砌的渗透系数对工程安全性有着显著影响。我国对于渗透系数的传统测量方法，常采用室内试验测定或现场抽气法，室内试验测定时效性较差，而抽气法存在诸多问题，如抽真空方法压差小于0.1MPa，同时抽真空测量存在克林肯伯格(Klinken-bergeffect)效应，包括两个方面：第一，气体在岩石孔隙介质中的低速渗流特性不同于液体,气体分子的流速在孔道中心和孔道壁处无明显差别；第二,当压力极低时,气体分子的平均自由路程达到孔道尺寸, 气体分子扩散可以不受碰撞而自由飞动,由于这一原因导致视渗透率增加。可知抽气法测量渗透率较真实渗透率高，且抽真空需考虑含水率等诸多因素，此外同类渗透系数测量方法中，往往只在管片或混凝土上孔洞的入口处(贴近开孔处即只在孔洞接近开口端安装橡胶圈，孔洞底端处不做处理)设置橡胶圈，使末端因端部凹凸不平导致测量数据不精确。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种隧道管片或围岩衬砌渗透系数测试系统及测试方法。本实用新型采用两端橡胶封固测量段的设计，解决了因端部凹凸不平引起的隧道支护结构如盾构管片及围岩衬砌渗透系数测量精度较低问题。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种隧道管片或围岩衬砌渗透系数测试系统，该渗透系数测试系统包括储气容器、阀门以及测试装置，储气容器具有储气腔和进气口，储气容器上设有进气管，且进气管的底端伸入至储气腔内，顶端伸向储气腔外；测试装置具有用于接收空气的气室，测试装置与储气容器通过阀门连接以接收从储气腔内流出的气体；其特征在于，

所述的测试装置包括端部有外螺纹的支撑轴、端部有外螺纹的空心套筒、空心光滑套筒和橡胶圈；支撑轴轴向依次套接空心光滑套筒和一个橡胶圈，空心光滑套筒上沿轴向设有气槽，空心光滑套筒上分成测试段和密封段，测试段和密封段之间设置有外螺纹，密封段上留出气槽进气口，并套接端部有外螺纹的空心套筒，气槽进气口通过相应气管与储气容器的出气口连接；空心光滑套筒的长度小于支撑轴，空心光滑套筒一端筒通过橡胶圈及螺栓与支撑轴固定在一起，空心光滑套筒的另一端直接通过螺栓与支撑轴固定在一起，该橡胶圈两侧设有垫片；在端部有外螺纹的空心套筒的外表面也套接有一个橡胶圈，套在端部有外螺纹的空心套筒的橡胶圈两侧也通过垫片、螺栓将端部有外螺纹的空心套筒与空心光滑套筒密封固定。

一种隧道管片或围岩衬砌渗透系数测试方法，该方法采用上述的测试系统，方法的步骤为：

1)预先设置测量孔洞，在隧道围岩或管片上施工口径，该口径尺寸可容许测试装置进入；

2)联通储气容器、阀门及测试装置，将测试装置放入步骤1)设置的测量孔洞中，固定住螺栓，在空心光滑套筒的气槽进气口处充入干燥空气或氮气，分别提供12MPa、9MPa、6MPa 和3MPa压力气流；

3)测定参数，得到渗透系数：储气容器提供不同初始气压，气压在盾构管片或围岩衬砌混凝土中因渗透而降低，观察压力p和时间t曲线关系，并通过达西定律得到试样的气体渗透系数。