[发明专利]模拟隧道单层衬砌整体防排水系统性能的模型试验装置

说明书

本发明公开了模拟隧道单层衬砌整体防排水系统性能的模型试验装置，属于地下工程试验领域。通过试验装置模拟隧道单层衬砌防排水结构，对不同水压力条件下的单层衬砌防排水系统的实际效果进行试验验证，相比现场试验节约成本，同时提高试验人员的安全保障，也可以根据试验结果判断是否需要进一步做现场试验。本试验装置包括外部箱体和内部结构两部分。模拟隧道单层衬砌结构，可以检验单层衬砌隧道的力学性能；排水管网呈弧形，与平面形式排水管网相比更接近隧道实际情况，便于检验排水管网在实际使用中的效果；模拟不同水压力条件下的单层衬砌排水系统防排水试验；本装置相比现场试验节约成本，参与试验的人员人身安全可以得到保障。

技术领域

本发明涉及一种适用于验证隧道单层衬砌排水效果的试验装置，属于地下工程试验领域。

背景技术

单层衬砌是上世纪70年代发展起来的一种隧道支护体系。随着喷射混凝土质量性能与施工工艺的提高，其技术得以迅速发展。目前单层衬砌主要采用喷锚支护，在特殊情况下可以采用模筑混凝土。与新奥法不同的是，单层衬砌并没有模筑二次衬砌，而是根据围岩等级决定喷射一层或者多层。单层衬砌可以通过提高自身的抗渗性来达到防水目的，若隧道所处地区渗水量较大，可以设置排水管网，并采用分层喷射混凝土来达到防排水目标，一般内侧的混凝土抗渗性比靠近围岩侧的更高。

发明内容

本发明的目的在于通过试验装置模拟隧道单层衬砌防排水结构，可以对不同水压力条件下的单层衬砌防排水系统的实际效果进行试验验证，相比现场试验节约成本，同时提高试验人员的安全保障，也可以根据试验结果判断是否需要进一步做现场试验。

本发明采用的技术方案为模拟隧道单层衬砌整体防排水系统性能的模型试验装置，本试验装置包括外部箱体和内部结构两部分。

外部箱体分为钢制试验箱1和进水口2，钢制试验箱1为方形箱，进水口2设置在钢制试验箱1的外表面，进水口2外接加压水泵。

内部结构分层填充在钢制试验箱1内，内部结构包括填土层3、初喷混凝土层4、排水管网5、复喷混凝土层6和出水口7；初喷混凝土层4、排水管网5、复喷混凝土层6为隧道结构，排水管网5设置在初喷混凝土层4内部；填土层3铺在初喷混凝土层4上。

出水口7设置在钢制试验箱1的侧部且与排水管网5的端面连接。

排水管网5为弧形。排水管网5由多种管壁开孔的管道制作而成，设置位置在初喷混凝土层4内部。

填土层3根据试验对象采用等比例的土质混合物进行配比。初喷混凝土层4采用喷射混凝土模拟隧道初期支护结构，喷射混凝土的材料性能通过参数控制的方法现浇，使其与实际的喷射混凝土物理力学性质等效相同，厚度为5～7cm。复喷混凝土层6与初喷混凝土层4工法等效相同，厚度为7～10cm，但抗渗性比初喷混凝土层4强，通过对复喷混凝土层6表面刷渗透结晶材料实现。

排水工作机理：水通过进水口2进入填土层3，再渗透通过初喷混凝土层4，通过排水管网5上的孔进入，排水管网5的管道与出水口7相连，水排出。

本试验装置优点是：

1、可以模拟隧道单层衬砌结构，可以检验单层衬砌隧道的力学性能；

2、排水管网呈弧形，与平面形式排水管网相比更接近隧道实际情况，便于检验排水管网在实际使用中的效果；

3、可以模拟不同水压力条件下的单层衬砌排水系统防排水试验；

4、本装置相比现场试验节约成本，参与试验的人员人身安全可以得到保障。

附图说明

图1为本试验装置三维效果剖视图。

图2为本试验装置剖视图。