[发明专利]一种力学耦合条件下隧道冒浆试验装置及方法

权利要求书

1.一种力学耦合条件下隧道冒浆试验装置，其特征是，包括用于注入模拟岩土体填土的模型加载箱体，模型加载箱体的侧部和顶部设置挤压机构对填土进行挤压；所述模型加载箱体横向开设隧道模型孔洞用以放置隧道相似模型，隧道相似模型内设置钢桁架梁，钢桁架梁两侧顶部均设置纵向的作动器，钢桁架梁底部连接车轮组；所述模型加载箱体还与渗流供水装置连接，以对模型加载箱体中填土进行供水。

2.如权利要求1所述的力学耦合条件下隧道冒浆试验装置，其特征是，所述渗流供水装置包括水箱，水箱与多个上部渗流管、多个底部渗流管连接，上部渗流管设置于模型加载箱体顶部，底部渗流管设置于模型加载箱体底部，水箱和上部渗流管、底部渗流管连通处设置阀门。

3.如权利要求2所述的力学耦合条件下隧道冒浆试验装置，其特征是，所述水箱上部设置水压计与水位监测计；上部渗流管和底部渗流管竖向上下对称布置，外部均使用滤纸包裹；所述水箱和液压泵连接，液压泵和电机连接。

4.如权利要求1所述的力学耦合条件下隧道冒浆试验装置，其特征是，所述隧道相似模型处设置浊液集排装置，浊液集排装置包括设置于隧道相似模型仰拱的环向盲管和纵向盲管，环向盲管和纵向盲管均带有孔洞。

5.如权利要求4所述的力学耦合条件下隧道冒浆试验装置，其特征是，在模型加载箱体仰拱及其填充接触部位、仰拱底部竖直方向设置浊度孔，环向盲管和纵向盲管连通，纵向盲管和浊度孔连通，以由浊度孔收集浊液。

6.如权利要求1所述的力学耦合条件下隧道冒浆试验装置，其特征是，所述模型加载箱体左右两侧、顶部开口设置；所述挤压机构包括上部挤压机构和侧部挤压机构，上部挤压机构与上部盖板连接，上部盖板设置于模型加载箱体顶部，侧部挤压机构与夹板连接，夹板设置于模型加载箱体左右两侧，夹板、上部盖板与模型加载箱体的内壁密封配合，两夹板与上部盖板之间形成填土加载腔室。

7.如权利要求6所述的力学耦合条件下隧道冒浆试验装置，其特征是，所述上部盖板留有通孔用以定位管埋置以及上部渗流管的置换，上部渗流管穿过模型加载箱体顶部的上部盖板。

8.如权利要求1所述的力学耦合条件下隧道冒浆试验装置，其特征是，所述隧道相似模型内设置孔隙水压力计，所述模型加载箱体内设置土压力盒，隧道相似模型外侧设置分布式传感光纤，孔隙水压力计、土压力盒、分布式传感光纤均与控制器连接。

9.如权利要求1所述的力学耦合条件下隧道冒浆试验装置，其特征是，所述模型加载箱体两侧设置反力架，挤压机构与反力架连接；所述模型加载箱体外侧设置固定装置，固定装置包括钢板，钢板设置多对，钢板成对布置于模型加载箱体前后两侧，每一对钢板一端均与反力架立柱连接，多对钢板另一端通过连接板连接。

10.如权利要求1-9任一项所述的力学耦合条件下隧道冒浆试验装置的试验方法，其特征是，包括如下步骤：

填土：在模型加载箱体中预设底部渗流管，注入模拟岩土体的填土至隧道模型孔洞底部并压实，在隧道模型孔洞放置隧道相似模型，继续注入填土至隧道相似模型顶部并压实，插入上部渗流管，在两侧隧道模型孔洞接口处设置橡胶止水带；

加压：通过顶部的挤压机构提供竖向应力，侧部的挤压机构挤压模型加载箱体腔内填土提供水平应力；

供水：由渗流供水装置将水流供入模型加载箱体的填土中；

动力加载：钢桁架梁设置于隧道相似模型中，使作动器动作，对钢桁架梁进行加载；

数据监测：通过隧道相似模型内的孔隙水压力计测量水压得到水力梯度，通过填土中土压力盒测量不同深度土压力，通过隧道相似模型外侧的分布式传感光纤测量应力，由模型加载箱体的浊度孔收集浊液，使用浊度仪分析浊度。