[发明专利]一种模拟深埋隧道爆破开挖的试验模型及试验方法在审

专利信息
申请号: 201810426793.1 申请日: 2018-05-07
公开(公告)号: CN108535126A 公开(公告)日: 2018-09-14
发明(设计)人: 高富强;谢冰;黄强;王晓强;杨修飞;杨波;刘翠然;张坤;刘欢欢;李聪玲;刘鹏;史百齐 申请(专利权)人: 洛阳理工学院
主分类号: G01N3/313 分类号: G01N3/313
代理公司: 洛阳公信知识产权事务所(普通合伙) 41120 代理人: 周会芝
地址: 471000 河南省洛*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 临时支护 围岩 模拟块 模拟腔 加载 试验模型 隧道爆破 隧道 深埋 开挖 压力表 地下岩体 端口位置 高压气体 模拟隧道 内腔连通 施工试验 实施监测 实验模型 试验误差 内腔中 劣化 试验 卸荷 测量 膨胀 贯穿
【说明书】:

发明涉及地下岩体施工试验领域,具体的说是一种模拟深埋隧道爆破开挖的试验模型及试验方法。实验模型包括围岩模拟块、贯穿开设在围岩模拟块中的隧道模拟腔以及设置在隧道模拟腔中的临时支护囊,在临时支护囊上对应隧道模拟腔其中一端的位置设有与临时支护囊内腔连通的端口,通过端口向临时支护囊中注入高压气体或水使临时支护囊膨胀,从而对围岩模拟块从内部进行加载。本实施例中,在端口位置设有用于测量临时支护囊内腔中压力的压力表,以对围岩模拟块的内部加载进行实施监测。通过本发明可解决现有技术中因开洞和加载顺序错误造成的试验误差,以及不能模拟隧道围岩的突然卸荷引起的围岩劣化的问题。

技术领域

本发明涉及地下岩体施工试验领域,具体的说是一种模拟深埋隧道爆破开挖的试验模型及试验方法。

背景技术

随着交通工程、采矿工程的快速发展,施工单位经常需要在深埋的地下岩体中修建隧道等工程,爆破掘进是目前隧道开挖的常用方法。在爆破掘进过程中,隧道围岩快速卸载后,其应力释放可能造成隧道周边围岩松动、破裂和塌方,隧道围岩卸载速率对破坏区域的大小有着重要的影响。然而地下工程环境复杂,现场探测围岩的破裂区域和范围存在诸多技术难题,采用模型试验的方法,通过模拟隧道的爆破开挖以预测围岩的破裂形式和范围是一种可行的方法。

现有技术中,深部岩体隧道模型试验通常采用“先开洞,后加载”的方法,该方法的缺点是不能正确反映围岩加载和隧道开挖的顺序,特别是不能模拟隧道围岩的突然卸荷引起的围岩劣化,从而不能正确反映隧道围岩的破裂区域和范围,无法对实际施工提供精确的参考。

发明内容

本发明旨在提供一种模拟深埋隧道爆破开挖的试验模型及试验方法,以解决现有技术中因开洞和加载顺序错误造成的试验误差,以及不能模拟隧道围岩的突然卸荷引起的围岩劣化的问题。

为了解决以上技术问题,本发明采用的技术方案为:一种模拟深埋隧道爆破开挖的试验模型,包括采用沙、水泥以及水均匀混合的混合料通过夯筑制成的围岩模拟块,在围岩模拟块上贯穿开设有隧道模拟腔,在隧道模拟腔中设有用于对隧道模拟腔内壁进行支撑的临时支护囊,在临时支护囊上对应隧道模拟腔其中一端的位置设有与临时支护囊内腔连通的端口。

优选的,所述围岩模拟块为长方体,隧道模拟腔沿围岩模拟块的长度或宽度方向分布。

优选的,在所述端口设有用于测量临时支护囊内腔中压力的压力表。

一种模拟深埋隧道爆破开挖的试验方法,包括以下步骤:

1)、按照8-12:2.5:1的质量比例分别称取沙、水泥以及水,将沙和水泥均匀搅拌后加入水并再次搅拌均匀制得混合料;

2)、将顶部敞口的模具水平放置,在模具中通过分层回填并夯实的方式将步骤1)中制得的混合料制成块坯,将制作完好的块坯连带模具塑封包装,待经26-30天养护期后,脱模取样即制得围岩模拟块;

3)、在步骤2)中的围岩模拟块上贯穿开设隧道模拟腔;

4)、根据步骤3)中所开设的隧道模拟腔的形状和大小预制与隧道模拟腔相匹配的石膏棒体,在石膏棒体的外表面反复涂刷多次白乳胶,使石膏棒体外表面形成一层囊状结构,在囊状结构的一端修整出端口,敲碎石膏棒体并将石膏棒体碎渣从端口位置排出,即制得临时支护囊;

5)、将步骤4)中制得的临时支护囊匹配置入隧道模拟腔中,将围岩模拟块安装在专用三向加载设备上,通过专用三向加载设备的压头对围岩模拟块的六个面进行均匀的外部加载,同时由端口向临时支护囊内腔中冲入气体或水以通过临时支护囊的膨胀对围岩模拟块进行均匀的内部加载,且内部加载与外部加载保持同步增长,直至到达指定荷载后停止外部加载和内部加载并稳定载荷;

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