[发明专利]一种用于地铁结构地下水渗流模拟的试验装置及系统

说明书

本发明公开了一种用于地铁结构地下水渗流模拟的试验装置及系统，其技术方案为：包括用于填筑土体的模型架，其一侧开有用于模拟隧道开挖的预留孔洞；与预留孔洞所在面相邻的两个侧面分别安装水箱，其中一个为进水箱，另一个为出水箱；进水箱与模型架通过若干进水孔连通，出水箱与模型架通过若干排水孔连通；进水箱、模型架与出水箱之间能够形成水循环。本发明能够模拟地铁施工过程对地下水渗流状态的影响，模拟数据准确，能够为实际施工提供参考，以减少地铁施工对地质环境的扰动。

技术领域

本发明涉及地铁施工技术领域，尤其涉及一种用于地铁结构地下水渗流模拟的试验装置及系统。

背景技术

城市化的发展带动了交通的发展，近年地铁工程发展迅速，越来越多的地铁在城镇穿行。城市水文地质较为复杂，地铁在施工过程中，难免会对地质环境产生扰动，因此亟需一种可靠的方法来研究地铁施工与地质环境之间的力学交互作用，进而来进行施工方案的指导和优化。

现阶段已经具备完备的地下水渗流理论体系，虽可以依据地下水渗流理论，根据地铁施工的地质条件来还原地下水渗流的状态，但是理论计算无法保证规律研究的实时性，并且无法针对多变的环境做出及时的调整，计算工作量大，效率低。数值模拟作为随着计算机技术的发展而发展的一项模拟计算技术，不仅可以在一定程度上对不同地质条件下的施工工况进行还原，还能实时地模拟地下水的动态演变规律，但是数值模拟技术的误差较大，其在建模计算过程中容易忽略多变的地质条件，而把模型“均匀化”，因此与实际的结果出入较大。

相似理论的推广与应用，在一定程度上也推进了相似模型实验应用。但是在实际应用过程中，部分结构的相似过程的变化以及一些物理力学参数的相似推导并不完整，进而导致实验的结果与实际有所出入。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种用于地铁结构地下水渗流模拟的试验装置及系统，能够模拟地铁施工过程对地下水渗流状态的影响，模拟数据准确，能够为实际施工提供参考，以减少地铁施工对地质环境的扰动。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种用于地铁结构地下水渗流模拟的试验装置，包括用于填筑土体的模型架，其一侧开有用于模拟隧道开挖的预留孔洞；

与预留孔洞所在面相邻的两个侧面分别安装水箱，其中一个为进水箱，另一个为出水箱；进水箱与模型架通过若干进水孔连通，出水箱与模型架通过若干排水孔连通；进水箱、模型架与出水箱之间能够形成水循环。

作为进一步的实现方式，所述水箱与模型架接触的界面安装有过滤筛网。

作为进一步的实现方式，所述水箱远离模型架一侧开有溢水孔，且溢水孔下方设有与水箱连通的水管。

作为进一步的实现方式，所述模型架顶部可拆卸连接盖板。

第二方面，本发明实施例还提供了一种用于地铁结构地下水渗流模拟的试验系统，包括所述的试验装置。

作为进一步的实现方式，还包括：

变水位控制装置，包括变水位水槽、安装于变水位水槽底部的升降机构，变水位水槽通过水管与进水箱连接；

循环供水装置，包括用于向变水位水槽加水的蓄水池，所述蓄水池通过水管与出水箱连接以形成回路；

检测装置，包括设置于模型架内部的沉降标、孔隙水压力计、土压力计和流量计。

作为进一步的实现方式，所述变水位水槽包括水槽外层和水槽内层，水槽内层设于水槽外层的内侧，且低于水槽外层。

作为进一步的实现方式，所述变水位水槽外侧设有沿其高度方向设置的刻度尺。

作为进一步的实现方式，所述模型架上方设有高速摄像机，高速摄像机安装于伸缩支架上。