[实用新型]一种地下工程模型试验的含水溶腔制作装置

说明书

本实用新型提供一种地下工程模型试验的含水溶腔制作装置，包括中轴杆、压头、腔体骨架和橡胶囊，中轴杆下端设有托盘，腔体骨架包括顶盘和底盘，顶盘连接压头，顶盘和底盘之间设有多根弹性主肋，每一主肋上端转动连接顶盘，下端转动连接底盘，且每有主肋中部转动连接一辅肋下端，辅肋上端转动连接衬套下端，橡胶囊套于腔体骨架外表面，中轴杆由上到下依次穿过压头和腔体骨架，托盘托住底盘，且压头和中轴杆螺纹连接，下旋压头，辅肋撑开主肋，橡胶囊受压形变为预设溶腔形状，上旋压头腔体骨架恢复形变，上提中轴杆，取出本装置。本实用新型的有益效果：橡胶囊形变程度由压头调节，可实现多尺度溶腔制作，装置可整体取出，提高溶腔成品合格率。

技术领域

本实用新型涉及地质力学模型试验领域，尤其涉及一种地下工程模型试验的含水溶腔制作装置及方法。

背景技术

随着国家综合实力的日益提升，我国涉及交通及水利的地下工程建设迎来了迅猛发展的大好时机，交通及水利地下工程逐步向西北、西部和西南地区的崇山峻岭地区拓展，所遇到的工程地质条件日趋复杂,面临的问题也越来越具有挑战性，含水溶腔、溶洞问题难以避免，高压突水、涌泥灾害屡有发生，这些灾害不仅危及现场施工人员的安全，而且一旦处理不当还会影响地下工程建成后的运营，甚至会打破原有水资源系统的平衡，破坏地表环境，诱发地下工程周边地区的水资源枯竭、地表塌陷等次生环境灾害。

地下工程模型试验是基于一定的相似原理，对特定真实物理实体进行缩尺后的再现，借助各种测试手段观测模型内部应力场、位移场、渗流场等参数的分布规律和变化情况，从而解决岩体工程中的实际问题。含水溶腔具有隐蔽性、复杂性的特点，地下工程模型试验中尚无操作简单、方便快捷的制作装备和方法。传统含水溶腔的制作及试验操作过程较为繁琐，耗时长，所需人力物力较大，除此之外，其不足还主要体现在以下两方面：一方面溶腔成型装置在完成溶腔体制作后大多不能取出，成型装置本身对模型试验结果造成了较大的不良影响，另一方面，采用橡胶气囊充气成型预制溶腔时，由于充气气囊刚度有限，溶腔体制作过程中受相似材料浇筑振捣压力的影响容易出现橡胶气囊变形，甚至出现坍塌破坏现象，制作的溶腔体不能满足模型试验要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种地下工程模型试验的含水溶腔制作装置。

本实用新型的实施例提供一种地下工程模型试验的含水溶腔制作装置，包括中轴杆、压头、腔体骨架和橡胶囊，所述中轴杆的下端设有托盘，所述腔体骨架包括上部的顶盘和下部的底盘，所述顶盘的中部设有衬套，所述衬套上端卡入所述压头下端，所述顶盘和所述底盘之间设有多根竖直设置的弹性主肋，每一所述主肋上端转动连接所述顶盘，下端转动连接所述底盘，且每有所述主肋中部转动连接一辅肋下端，所述辅肋上端转动连接所述衬套下端，所述橡胶囊套于所述腔体骨架外表面，所述中轴杆由上到下依次穿过所述压头和所述腔体骨架，所述托盘托住所述底盘，且所述压头和所述中轴杆螺纹连接，下旋所述压头下压所述衬套，使每一所述辅肋撑开每一所述主肋，从而使所述橡胶囊受压形变为预设溶腔形状，于所述橡胶囊周围浇筑模型材料，待所述模型材料硬化形成溶腔后上旋所述压头，使所述腔体骨架恢复形变，上提所述中轴杆，所述托盘托举所述压头、所述腔体骨架和所述橡胶囊离开所述溶腔。

进一步地，所述橡胶囊的外壁套有溶腔口保护环且可沿着所述橡胶囊滑动，所述橡胶囊形变为预设溶腔形状时所述溶腔口保护环设滑动至所述橡胶囊上方，浇筑所述模型材料形成溶腔后，上提所述中轴杆，所述托盘托举所述压头、所述腔体骨架和所述橡胶囊由所述溶腔口保护环离开所述溶腔。

进一步地，包括进水管，所述进水管下端为漏斗状管口，所述中轴杆、所述压头、所述腔体骨架和所述橡胶囊离开所述溶腔后，取出所述溶腔口保护环，所述漏斗状管口伸入所述溶腔口，在所述漏斗状管口外壁浇筑所述模型材料密封所述溶腔口。

进一步地，所述漏斗状管口的直径等于所述溶腔口保护环的外径。

进一步地，包括依次管道连接的水箱、水泵、阀门、水压表和流量表，所述流量表管道连接所述进水管上端。