[发明专利]一种模拟土质隧道爆破开挖的模型试验装置及试验方法

说明书

本发明涉及一种模拟土质隧道爆破开挖的模型试验装置，该装置包括由底板、侧板、肋板和挡板连接而成的玻璃钢箱体以及空气炮、膨胀囊、测量元件和数据采集系统。玻璃钢箱体内设有模型衬砌，该模型衬砌的一端与挡板相接触；模型衬砌与底板之间设有土体，该土体内分别设有数个膨胀囊、数个测量元件；空气炮由集气罐的排气口和进气口以及输气管、快排阀和电磁阀构成；集气罐的排气口连有快排阀，其进气口连有电磁阀；快排阀与输气管相连，该输气管与数个膨胀囊相连；数个测量元件通过数据采集线与数据采集系统相连。同时，本发明还提供了该装置的试验方法。本发明制作简单、实用性强、试验费用较低、消耗人力物力资源较少。

技术领域

本发明涉及隧道工程试验技术领域，尤其涉及一种模拟土质隧道爆破开挖的模型试验装置及试验方法。

背景技术

近年来，随着国家加强对基础设施建设的投入，我国交通建设取得了迅猛发展，特别是高速公路、高速铁路进入山区后，交通建设所带来的环境灾害问题日益突出，为了控制山区交通建设造成的环境灾害，保护沿线生态环境，大量的深挖路堑改为隧道施工。这些隧道大部分采用钻爆法进行施工，同人工开挖相比，爆法有施工速度快、施工安全和人力资源消耗少等优点；同隧道掘进机相比，钻爆法又有适应能力强，施工成本低廉等优点。因此，钻爆法在隧道工程的施工中有着举足轻重的作用。同时，钻爆法开挖隧道也有一定的负面影响，由于爆炸荷载的冲击作用，隧道爆破开挖必将对围岩、衬砌以及周边建筑物造成不同程度的影响，如：爆破震动引起的隧道塌方、地表不均匀沉降、临近建筑物破坏等。因此，开展隧道爆破开挖技术的研究具有现实意义。

目前，隧道爆破开挖的试验研究主要以现场试验为主，然而现场试验设计复杂、污染环境、费用高、人力和物质资源消耗大，这严重地制约了隧道爆破开挖技术的研究。因此，有必要提出一种模拟隧道爆破开挖试验的室内试验装置，能够较准确模拟隧道爆破开挖对隧道周边环境的影响，以期为隧道爆破开挖的合理设计提供依据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制作简单、实用性强、成本低、无污染的模拟土质隧道爆破开挖的模型试验装置及试验方法。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该模拟土质隧道爆破开挖的模型试验方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种模拟土质隧道爆破开挖的模型试验装置，其特征在于：该装置包括由底板、侧板、肋板和挡板连接而成的玻璃钢箱体以及空气炮、膨胀囊、测量元件和数据采集系统；所述玻璃钢箱体内设有模型衬砌，该模型衬砌的一端与所述挡板相接触；所述模型衬砌与所述底板之间设有土体，该土体内分别设有数个所述膨胀囊、数个所述测量元件；所述空气炮由所述集气罐的排气口和进气口以及输气管、快排阀和电磁阀构成；所述集气罐的排气口连有快排阀，其进气口连有电磁阀；所述快排阀与所述输气管相连，该输气管与数个所述膨胀囊相连；数个所述测量元件通过数据采集线与所述数据采集系统相连。

所述底板上沿长度方向对称设有一组预留槽Ⅰ，该预留槽Ⅰ内嵌入一对所述侧板；一对所述侧板上沿宽度方向均对称设有一组预留槽Ⅱ，该预留槽Ⅱ内嵌入所述挡板；每块所述侧板与所述底板之间均连有一对所述肋板。

所述侧板的长度与所述底板的长度相同。

所述肋板呈直角三角形，且长直角边长与所述侧板的宽度一致；所述肋板的短直角边和长直角边分别与所述底板和所述侧板的外侧粘结而成。

所述挡板的一边尺寸与所述侧板的宽度一致，另一边尺寸等于两块所述侧板预留槽Ⅱ之间的距离。

所述输气管为一橡胶总管分叉为多个支管的圆管，支管数量等于钻孔数量；总管直径为3~5cm，支管直径与钻孔直径一致。

所述膨胀囊为一端开口的橡胶球形气囊。

如上所述的一种模拟土质隧道爆破开挖的模型试验装置的制作方法，包括以下步骤：

⑴制作玻璃钢箱体：