[实用新型]一种隧道施工大型综合地球物理超前探测模型试验装置

权利要求书

1.一种隧道施工大型综合地球物理超前探测模型试验装置，其特征是：它包括隧道围岩、主隧道模型、模型试验外壳、含水地质构造装置、数控自动化施工装置、水平探测钻孔和主控室；隧道围岩填充于模型试验外壳内，模型试验主隧道模型位于模型试验外壳的前方正中间位置，含水地质构造装置安置在主隧道模型前方，数控自动化施工装置安装在模型试验外壳的顶部，水平探测钻孔设置于模型试验装置内部，主控室位于模型试验外壳外部，与含水地质构造装置和数控自动化施工装置通信。 

2.如权利要求1所述的一种隧道施工大型综合地球物理超前探测模型试验装置，其特征是：所述主隧道模型包括连接的隧道模型掌子面和隧道模型腔体，隧道模型腔体和隧道模型掌子面成为一个整体；所述隧道模型腔体分为内外两层，内层包括壳体和位于壳体内部用于约束壳体径向变形的环形内加强肋，外层设有位于壳体外部分别用于约束隧道模型腔体径向和轴向变形的环形外加强肋和轴向外加强肋；所述隧道模型掌子面上分别布置有电极安装孔、电磁法线圈支架、钻孔雷达探测孔和瞬变电磁超前探头安置孔，所述隧道模型掌子面上布置有地震波法激发测点和接收测点，所述隧道模型腔体内层壳体的横截面是由五心圆的六段圆弧构成的对称结构，整个横截面呈上窄下宽、周边圆滑的卵石形状。 

3.如权利要求2所述的一种隧道施工大型综合地球物理超前探测模型试验装置，其特征是：所述钻孔雷达探测孔和瞬变电磁超前探头安置孔分别位于隧道模型掌子面两侧底脚，两者均为圆筒状，尺寸相同。 

4.如权利要求2所述的一种隧道施工大型综合地球物理超前探测模型试验装置，其特征是：所述电极安装孔为圆筒状，电极安装孔按照直流电法或者激发极化法测线布置的要求在隧道模型掌子面上预留，电极根据实际需要安装在电极安装孔中。 

5.如权利要求2所述的一种隧道施工大型综合地球物理超前探测模型试验装置，其特征是：所述电磁法线圈支架按照瞬变电磁法线圈布置的要求在隧道模型掌子面上预留四个支架，所述四个支架构成矩形。 

6.如权利要求1所述的一种隧道施工大型综合地球物理超前探测模型试验装置，其特征是：所述模型试验外壳为钢筋混凝土结构，整个模型试验装置的几何因素比值G为6，所述几何因素比值是原型几何尺寸与模型几何尺寸之比。 

7.如权利要求1所述的一种隧道施工大型综合地球物理超前探测模型试验装置，其特征是：所述含水地质构造装置，包括自由模铸的渗透系数可控的含水构造外壳、进水管、出水管、进水流量控制装置、出水流量控制装置、水箱和水波速可控装置，其中，进水管和出水 管分别装设于含水构造外壳的两侧，进水流量控制装置固定于进水管上，出水流量控制装置设置在出水管上，所述进水管的一端与水箱连接，所述进水管和所述出水管位于含水构造外壳内的部分分别设有若干个形成多个水道的进水口和出水口；所述含水构造外壳还与基于气动喷粉的水波速可控装置连接。 

8.如权利要求7所述的一种隧道施工大型综合地球物理超前探测模型试验装置，其特征是：所述进水管和出水管分别通过水的流向控制装置连接到含水构造外壳上，所述进水管和出水管位于含水构造外壳内部的部分通过水的流向控制装置分别分为若干方向的管道。 

9.如权利要求7所述的一种隧道施工大型综合地球物理超前探测模型试验装置，其特征是：所述水波速可控装置包括计算机，所述计算机分别与空气压缩机和声发射换能器连接，所述空气压缩机与插入含水构造外壳的多孔排管一端连接，所述多孔排管的另外一端有若干平行的管道，所述声发射换能器位于含水构造外壳的内部。 

10.如权利要求7所述的一种隧道施工大型综合地球物理超前探测模型试验装置，其特征是：所述进水流量控制装置，包括流量控制器，所述流量控制器与计算机连接，所述流量控制器还与变频器连接，所述变频器与变频电机连接，所述变频电机与进水流量计连接，所述进水流量计与计算机连接，所述进水流量计安装在进水管内。 

11.如权利要求7所述的一种隧道施工大型综合地球物理超前探测模型试验装置，其特征是：所述出水流量控制装置，包括流量控制器，所述流量控制器与计算机连接，所述流量控制器还与变频器连接，所述变频器与变频电机连接，所述变频电机与出水流量计连接，所述出水流量计与计算机连接，所述出水流量计安装在出水管内。