[发明专利]一种模拟深部洞室突涌水灾害的真三维物理模型试验系统

权利要求书

1.一种模拟深部洞室突涌水灾害的真三维物理模型试验系统，其特征在于，该系统主要由盒式密封加载反力装置、超高压真三维加载系统、伺服控制高渗透水压加载系统、倾斜地质构造制作系统、模型洞室自动开挖系统以及模型综合测试分析系统组成；

所述的盒式密封加载反力装置作为模型试验加载的反力装置并用于容纳试验模型体和高压水体；

所述的超高压真三维加载系统通过控制液压千斤顶对试验模型体进行超高压真三维加载；

所述的伺服控制高渗透水压加载系统用于对试验模型体进行高渗透水压自动加载；

所述的倾斜地质构造制作系统用于制备具有内含倾斜地质构造的模型体；；

所述的模型洞室自动开挖系统用于在试验模型体中开挖不同形状和尺寸的模型洞室；

所述的模型综合测试分析系统自动采集试验模型体内部任意部位的试验数据并进行快速存储。

2.如权利要求1所述的一种模拟深部洞室突涌水灾害的真三维物理模型试验系统，其特征在于，所述的盒式密封加载反力装置主要由钢制的顶梁反力墙模块、底梁反力墙模块、左反力墙模块、右反力墙模块、前反力墙模块和后反力墙模块通过螺栓连接组合而成，各反力墙模块采用刚度较高的盒式结构型式，其尺寸可任意调整；

进一步的，在各反力墙模块连接的面面接触处设置密封槽，槽内放置橡胶密封垫圈。

3.如权利要求2所述的一种模拟深部洞室突涌水灾害的真三维物理模型试验系统，其特征在于，在所述的盒式密封加载反力装置内部设置了三维导向框装置。

4.如权利要求2所述的一种模拟深部洞室突涌水灾害的真三维物理模型试验系统，其特征在于，在所述的前反力墙模块中部设置了封闭开挖窗口，所述的封闭开挖窗口主要由钢化玻璃板、洞室开挖窗口、钢制空心挡水壳和洞口挡水钢板组成；根据模型试验开挖洞室的尺寸在钢化玻璃板中央设置所述的洞室开挖窗口，沿洞室开挖窗口中心安装所述的钢制空心挡水壳，所述的钢制空心挡水壳与开挖洞室尺寸相同，并向洞内延伸插入试验模型体内部一定深度阻止洞室开挖时的水体流出以保证高渗透压力稳定；所述的钢制空心挡水壳与钢化玻璃板之间垫有橡胶密封垫圈，洞口挡水钢板将洞室开挖窗口罩住以形成封闭腔体。

5.如权利要求1所述的一种模拟深部洞室突涌水灾害的真三维物理模型试验系统，其特征在于，所述的超高压真三维加载系统由油箱、高压油管、驱动装置、油压调节器、压力监测器、液压控制器、液压千斤顶以及加载钢板组成；

所述的油箱用于盛放液压油；

所述的驱动装置用于将油箱内的液压油泵入高压油管；

所述的油压调节器用于控制油路压力的大小和稳定；

所述的压力监测器用于监测油路压力大小；

所述的液压控制器用于控制驱动装置和油压调节器协同工作；

所述的液压千斤顶外嵌于各个反力墙模块内，千斤顶前端安装加载钢板并紧贴试验模型体，从而对试验模型体进行超高压加载。

6.如权利要求1所述的一种模拟深部洞室突涌水灾害的真三维物理模型试验系统，其特征在于，所述的伺服控制高渗透水压加载系统主要由水箱、自动变频水泵、高渗透压力流量计、高渗透压力调节器、高渗透压力控制器和高压水管组成；

所述的水箱用于承载高压水体；

所述的自动变频水泵用于将水箱内水体泵入盒式密封加载反力装置内；

所述的高渗透压力流量计用于监测输出的水量与水压；

所述的高渗透压力调节器用于控制高渗透压力大小并保持其稳定；

所述的高渗透压力控制器用于控制自动变频水泵和高渗透压力调节器协同工作；

所述的高压水管将水箱、自动变频水泵、高渗透压力流量计和高渗透压力调节器串连形成通路进行高水压加载。

7.如权利要求1所述的一种模拟深部洞室突涌水灾害的真三维物理模型试验系统，其特征在于，所述的倾斜地质构造制作系统包括支撑旋转装置、材料容纳装置和材料压实装置；所述的支撑旋转装置用于调节材料容纳装置的倾斜角度；所述的材料容纳装置用来填筑内含倾斜地质构造的试验模型体，材料压实装置用于分层压实填筑的模型材料，得到试验模型体。