[发明专利]渗流承压水条件下开挖面失稳的模型试验装置及试验方法

权利要求书

1.渗流承压水条件下开挖面失稳的模型试验装置，包括模型箱、模型隧道、开挖面加载系统、水位控制系统和读数控制装置，其特征在于，具体结构和连接关系为：

所述模型隧道紧贴模型箱正面内侧，开挖面加载系统位于模型箱左侧，开挖面加载系统与模型隧道相连，水位控制系统安装在模型箱下方，读数控制装置与模型箱底部带孔金属管连接，模型箱内侧用分隔板将开挖面加载系统与模型隧道部分分开，所述模型箱的前侧由有机玻璃制成，右侧面板设为可开关的箱门，模型箱的底部设为带孔金属管组成的透水层，使水流可以均匀渗透到箱体内，所述模型隧道包括对称性半圆形隧道和开挖面板，模型隧道安装在有机玻璃内侧，模型隧道的外侧板模拟盾构隧道开挖面，盾构隧道开挖面可透水，所述开挖面加载系统包括传动机构，传动机构的发动机和主动转轴连接，主动转轴与从动转轴连接，从动转轴连接盾构隧道的外侧板即隧道开挖面，从而控制开挖面板的前进和后退，所述水位控制系统包括水槽、流量泵、有孔金属管和压力表，水槽在模型箱内左侧与流量泵相连，有孔金属管与水槽和压力表相连。

2.根据权利要求1所述的渗流承压水条件下开挖面失稳的模型试验装置，其特征在于，所述分隔板上设有漏水孔3个，分别位于隧道上部1D、2D和3D处。

3.根据权利要求1所述的渗流承压水条件下开挖面失稳的模型试验装置，其特征在于，所述模型箱前侧由有机玻璃制成，左侧，右侧和后侧由钢板制成，所述模型箱前侧采用有机玻璃可清晰观测到土体的变化，右侧面板设置为可开关的箱门方便装土及取土。

4.根据权利要求1所述的渗流承压水条件下开挖面失稳的模型试验装置，其特征在于，所述读数控制装置包括压力表六个，电子显示器六个。

5.根据权利要求1所述的渗流承压水条件下开挖面失稳的模型试验装置的试验方法，其特征在于，具体试验操作步骤如下：

1)模型箱中采用砂雨法分层装入试验所用土样；

2)打开饱和孔，在土样上部加水，观察饱和孔是否有水流出；

3)饱和孔有水流出时关闭，根须试验需要上部加水至1D，2D和3D位置处的漏水孔，打开流量泵调节到所需的水头高度；

4)观察到压力表稳定时启动开挖面加载系统，主转动轴带动从动轴，从动轴带动透水面后撤，开挖面加载系统可精确的控制透水面后撤距离及速度；

5)透过有机玻璃观察在渗流承压水条件下盾构隧道开挖面失稳所致土体的位移规律。