[实用新型]瓦斯抽放调控隧道开挖面稳定的模拟系统

说明书

本实用新型公开了瓦斯抽放调控隧道开挖面稳定的模拟系统，包括模型箱、处理器和支护结构，支护结构轴向上端面为隧道开挖面，隧道开挖面周围设有应变片；模型箱前侧壁上设有隧道开挖口；支护结构外表面设有土压力盒，模型箱内设有位移传感器，气体加压泵通过管道与瓦斯通气阀连接；气体加压泵用于钻出抽放钻孔后，瓦斯抽放泵通过管道与抽放钻孔连接，管道上均设有瓦斯流量计；土压力盒、位移传感器、瓦斯流量计和应变片分别与处理器连接；采用本实用新型，通过模拟瓦斯抽放施工工况，从而得到开挖面的形态参数，为预防隧道开挖面失稳提供有效建议。

技术领域

本实用新型涉及瓦斯隧道施工模型试验技术，具体是瓦斯抽放调控隧道开挖面稳定的模拟系统。

背景技术

随着国家交通基础设施的大力发展，遇到有害气体的工程项目也越来越多，其中瓦斯气体是主要的一种。高浓度瓦斯的存在极易引起瓦斯突出、爆炸和窒息等工程事故，直接威胁到隧道施工的安全进行。目前针对瓦斯隧道中瓦斯主要的处理方式为钻孔抽放。

在瓦斯隧道开挖面上开挖钻孔，从而排出围岩中的瓦斯气体，这会引起开挖面附近的应力重分布，进而影响到开挖面的稳定状态，严重时会造成开挖面的坍塌。因此，如能掌握瓦斯抽放对隧道开挖面的影响机制，就能采取相应的保护措施来避免隧道坍塌等灾害事故的发生。同时，掌握瓦斯隧道抽放对开挖面影响的演变规律，可以为瓦斯隧道施工提供可靠的技术指导和数据支持，将给今后类似瓦斯隧道抽排施工带来重大的工程意义。

现阶段在瓦斯隧道施工中，大部分隧道采用瓦斯抽放的施工方法来降低隧道围岩中的瓦斯含量，但没有对瓦斯抽放时隧道开挖面的相关参数进行测量，不能判断瓦斯抽放时隧道开挖面的状态。因此，需要一种室内试验模拟装置，能最大限度的还原瓦斯隧道的真实状态，同时模拟瓦斯抽放施工工况，测量出开挖面上的形态参数，进而根据测量数据得出瓦斯抽放对隧道开挖面的影响机制，为瓦斯隧道的灾害防治提供借鉴。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有在瓦斯隧道施工中，瓦斯抽放过程中不能有效的测量开挖面上的形态参数的不足，提供了瓦斯抽放调控隧道开挖面稳定的模拟系统，该模拟系统通过模拟瓦斯抽放施工工况，从而得到开挖面的形态参数，进而根据数据处理设备得出需要的参数，从而得出瓦斯抽放对开挖面稳定的影响机制，进而为今后类似的瓦斯隧道工程提供技术服务和理论支持，为预防隧道开挖面失稳提供有效建议。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：

瓦斯抽放调控隧道开挖面稳定的模拟系统，包括模型箱、处理器和设于所述模型箱内的支护结构，所述支护结构为实心结构，支护结构轴向上的两个端面为隧道开挖面，所述隧道开挖面的形状为上半部分为拱形，下半部分为矩形；其中一面所述的隧道开挖面与模型箱前侧壁相抵，另一面隧道开挖面周围设有若干个应变片；所述模型箱前侧壁上与隧道开挖面对应的位置设有一个贯穿其前后端面的隧道开挖口；所述支护结构外表面设有若干个土压力盒，所述模型箱内表面设有若干个位移传感器，模型箱顶部设有若干个连通模型箱内部空间和外部空间的瓦斯通气阀；所述模型箱外设有瓦斯抽放泵和气体加压泵，模型箱内填充有岩土模拟材料，所述气体加压泵通过管道与所述瓦斯通气阀连接；所述瓦斯抽放泵用于在隧道开挖面上钻出抽放钻孔后，瓦斯抽放泵通过管道与抽放钻孔连接，瓦斯抽放泵与气体加压泵处的管道上均设有瓦斯流量计；所述土压力盒、位移传感器、瓦斯流量计和应变片分别与处理器连接，其中：

土压力盒用于测量模拟过程中支护结构表面压力变化，并将其传输到处理器；

位移传感器用于测量模拟前后隧道开挖面的水平位移数据和支护结构的变形量数据，并将其传输到处理器；

应变片用于测量模拟过程中隧道开挖面的应力大小，并将其传输到处理器；

瓦斯流量计用于测量通过气体加压泵和瓦斯抽放泵的瓦斯流量数据，并将其传输到处理器；