[发明专利]隧道充填结构渗流、侵蚀与应力耦合失稳试验装置与方法

摘要

本发明公开了隧道充填结构渗流、侵蚀与应力耦合失稳试验装置与方法，通过可视化渗透试验室顶部施加水源，并在压力梯度作用下，自上而下发生渗流作用，以模拟充填结构内部的地下水渗流状态；逐级增加渗透压力，通过试样内部介质流失状态以及内部渗透压力分布规律，来研究充填结构的渗流‑侵蚀‑应力失稳判据；通过可视化渗透试验室采用锯齿状的搭接方式，可在一定范围内自由改变相对位置，保证了水平两个方向施加压力的独立性；顶部钢板与侧壁锯齿状的搭接方式，可保证荷载的独立加载，较为真实地实现了三维地应力状态的模拟。

主权项

1.一种隧道充填结构渗流、侵蚀与应力耦合失稳机理试验装置，其特征是：包括试验台架、封闭试验舱、可视化渗透试验室、地应力加载系统、渗压加载系统、信息监测与数据采集系统和流量监测与流失颗粒采集系统，其中：所述试验台架承载封闭试验舱，所述封闭试验舱为由钢板拼接成的具有容纳空间的密封结构，至少一块钢板上嵌设有钢化玻璃，实现可视化，每块钢板中部安装加载杆与反力梁，向其容纳的可视化渗透试验室施加地应力荷载，每条加载杆与地应力加载系统单独连接，可实现不同方向独立加载；所述可视化渗透试验室填充现场充填介质或者不同级配砂土体组成试验试样，可视化渗透试验室的四周设置有加载板，其边界采用锯齿形结构，可实现四个方向地应力的同时加载；所述流量监测与流失颗粒采集系统位于可视化渗透试验室下部，将试验室内流出的水和细颗粒进行分离与收集；所述地应力加载系统用于向可视化渗透试验室施加荷载，模拟充填结构真实赋存的三维地应力状态，所述渗压加载系统设置于可视化渗透试验室上端，向试样顶部施加渗透压力，模拟充填结构所受的地下水压力和渗流作用；所述信息监测与数据采集系统，采集模拟实验过程中试样所受的地应力、渗透压力、体积变形以及位移变化数据通过传感器进行监测采集，实现隧道充填结构渗流、侵蚀与应力耦合失稳突水全过程检测与信息采集。