[发明专利]一种突水突泥开挖模拟装置及模拟突水突泥灾害的方法

权利要求书

1.一种突水突泥开挖模拟装置，包括底座、试验腔、竖直加压的加压装置和进水口，其特征在于：所述试验腔一侧设有两个开挖入口，分别位于试验腔的上下侧，通过上侧或下侧的开挖入口向内开挖隧道，试验腔内部装有岩体相似材料和岩溶溶腔，所述岩体相似材料将岩溶溶腔包围；所述试验腔设于底座上，所述加压装置设于试验腔顶部，所述试验腔上还设有进水口。

2.根据权利要求1所述的突水突泥开挖模拟装置，其特征在于：所述加压装置包括受力部、加压传力杆和透水板，所述受力部设于加压传力杆顶部，所述加压传力杆通过密封装置与试验腔连接，所述加压传力杆底部连接透水板，所述透水板下端设有顶部透水毛毡。

3.根据权利要求2所述的突水突泥开挖模拟装置，其特征在于：密封装置为法兰盘，所述法兰盘周围设有若干连接件，法兰盘通过若干连接件与试验腔顶部连接，法兰盘中部设有孔，所述加压传力杆穿过孔，所述孔上设有密封圈。

4.根据权利要求3所述的突水突泥开挖模拟装置，其特征在于：所述孔有三个，且三个孔之间的连线呈三角形，所述进水口设于所述三角形旁侧。

5.根据权利要求3所述的突水突泥开挖模拟装置，其特征在于：所述底座包括底部法兰盘和支架，试验腔设于底部法兰盘上，试验腔底部设有底部透水毛毡，底部透水毛毡与底部法兰盘接触，底部法兰盘中部设有第二进水口。

6.根据权利要求1-5之一所述的突水突泥开挖模拟装置，其特征在于：所述开挖隧道外周设有电缆密封接头。

7.根据权利要求1-5之一所述的突水突泥开挖模拟装置，其特征在于：岩体相似材料内部沿隧道开挖方向依次设置第一横向监测断面和第二横向监测断面，所述隧道与第一横向监测断面和第二横向监测断面垂直，所述岩溶溶腔位于第一横向监测断面和第二横向监测断面之间。

8.一种利用权利要求1-7所述的装置模拟突水突泥的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）组装装置；

（2）将岩体相似材料铺设在试验腔内，并在岩体相似材料内部预设岩溶溶腔；

（3）沿隧道开挖方向在岩体相似材料内部依次设置第一横向监测断面和第二横向监测断面，所述岩溶溶腔设于第一横向监测断面和第二横向监测断面之间，选取具有代表性的位置布设监测点；

（4）待模型装填完毕后，采用电子万能试验机对试验腔内的岩体相似材料施加竖向荷载至设定值；

（5）用高压水管将恒压水箱与进水口相连，并向模型内注水至设计值，采用上侧入口或下侧入口进行试验；

（6）在隧道入口处采用上下台阶法通过人工钻凿的方式进行开挖，在开挖进行完一个循环后，立即采用支护材料对隧道进行支护，同步进行整个过程中的数据采集，之后再进行下一循环进尺的开挖。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述采用上侧入口或下侧入口进行试验具体为：当岩溶溶腔位于下侧时，采用上侧开挖入口进行试验，通过上侧开挖入口开挖隧道，将下侧开挖口及上部进水口关闭，水流从下部进水口中进入试验腔内；当岩溶溶腔位于上侧时，采用下侧开挖口进行试验，通过下侧开挖入口开挖隧道，将上侧开挖口及下部进水口关闭，水流从上部进水口中进入模型试验主体内。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述具有代表性的位置是沿监测断面开挖轮廓线外拱顶、拱脚、拱肩和拱底。