[发明专利]含断层破碎带隧道围岩变形破坏的三维模型试验方法

权利要求书

1.含断层破碎带隧道围岩变形破坏的三维模型试验方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：模型容器的准备；

S2：围岩相似材料与破碎带相似材料的准备；

S3：围岩相似材料、破碎带相似材料填埋；

S4：压力盒的埋设；

S5：非接触式全场应变测量系统的布置及数据采集；

S6：模型实验开挖过程。

2.根据权利要求1所述的含断层破碎带隧道围岩变形破坏的三维模型试验方法，其特征在于：所述S1具体为：结合1:70的模型相似比，模型试验箱尺寸为1m长×0.65m宽×1m高，其中共有4块刚度较大的钢板，厚度均为6mm厚；为使加载阶段顶部作用力均匀分布在材料表面，在一块钢板表面沿4个对角布置4块肋条；在沿隧道进尺方向，测量全场应变和位移，布置1m长×0.012m厚×1m高的钢化玻璃。

3.根据权利要求1所述的含断层破碎带隧道围岩变形破坏的三维模型试验方法，其特征在于：所述S2具体为：选择重晶石粉、石英砂、石膏、水、滑石粉为原材料进行配比试验通过直剪试验以及GDS三轴压缩试验，得到模拟围岩的材料配比为：

重晶石粉：20-40目的石英砂：石膏：水＝1：0.18:0.13:0.08

破碎带的材料配比为：

8-12目的砂：20-40目的细砂：滑石粉＝0.5:0.45:1。

4.根据权利要求1所述的含断层破碎带隧道围岩变形破坏的三维模型试验方法，其特征在于：所述S3具体为：围岩相似材料、破碎带相似材料填埋：将搅拌均匀的材料倒入模型试验箱内，材料分层填筑，每填筑10cm，根据V级围岩的密度，压实到一定厚度后进行下一次填筑，基于断层破碎带的倾角过于倾斜，填筑时采用两块木板空出断层带区域，往中间填入断层模拟材料，为保持均匀，围岩材料和断层破碎带材料同时填筑压实。

5.根据权利要求1所述的含断层破碎带隧道围岩变形破坏的三维模型试验方法，其特征在于：所述S4具体为：压力盒的埋设：在填筑相似材料过程中，同时进行压力盒的埋设，首先将压力盒根据监测断面及位置进行编号，然后按位置距离进行埋设，光滑面为承力面，朝向土体并与所测压力方向垂直；埋设时，压力盒附近的土体宜紧不宜松，在土压力盒下面铺设一定厚度的细砂；引线应蛇形布置，以免土体不均匀沉降和变形破坏导线；模型箱填筑完毕，采集压力盒初始数值并做好记录。

6.根据权利要求1所述的含断层破碎带隧道围岩变形破坏的三维模型试验方法，其特征在于：所述S5具体为：非接触式全场应变测量系统的布置及数据采集：将钢化玻璃取下，在其表面布置散斑点，散斑点的布置要随机布置，布置完毕后再把钢化玻璃安装到模型箱上；在试验观察面的正前方安装测量系统，包括LED光源、相机的布置，并用VIC-3D软件进行数据采集并进行后期分析。

7.根据权利要求1所述的含断层破碎带隧道围岩变形破坏的三维模型试验方法，其特征在于：所述S5具体为：模型实验开挖过程：采用铁铲以每次4cm的开挖步距从左侧开始开挖，当开挖到断层破碎带时，用铁铲从右侧以每次4cm的开挖步距进行开挖，直至隧道贯通；非接触式全场应变测量系统对整个动态过程全程监测记录。