[发明专利]一种用于砂土地层中隧道渗流侵蚀模型试验的装置

权利要求书

1.一种用于砂土地层中隧道渗流侵蚀模型试验的装置，包括箱体(1)、半隧道模型(2)、土样(16)、水压加载装置、土加压装置和水砂收集装置(13)；其特征在于，

所述箱体(1)的侧壁由钢化玻璃制成，所述箱体(1)的底板和盖板由钢材制成；所述箱体(1)的内部由纵向布置的L型钢板(4)分割为储水槽(3)和土舱两部分；

所述半隧道模型(2)固定于所述箱体(1)的位于土舱一侧的一侧壁上，所述土舱内、位于所述半隧道模型(2)的上部设有承压顶板(9)，所述承压顶板(9)为柔性防水卷材，位于所述半隧道模型(2)的下部设有承压底板(10)，所述承压底板(10)为钢板；

所述半隧道模型(2)为整体模型，并由有机玻璃制成，所述隧道模型(2)上布置有多个压力传感器(14)，位于所述隧道模型(2)的隧道管片底部固定有一个玻璃塞(15)，所述玻璃塞(15)上设有贯通的窄缝(22)，所述窄缝内配合有橡胶堵(21)；

所述承压顶板(9)以上的空间内设有加压气囊(6)，所述箱体(1)的底板与所述承压底板(10)之间设有千斤顶(11)，所述承压底板(10)设有出砂口(12)；

所述L型钢板(4)上在位于所述承压顶板(9)与千斤顶(11)之间的区域内设有的多个螺栓孔，所述L型钢板(4)的两侧在具有螺栓孔的区域内覆盖有土工布(18)；所述L型钢板(4)在隧道模型(2)穿过处设有密封圈(19)；

土样(16)填充于承压顶板(9)和承压底板(10)之间。

2.根据权利要求1所述的用于砂土地层中隧道渗流侵蚀模型试验的装置，其特征在于，所述承压底板(10)的边缘包裹有橡胶圈(20)，所述橡胶圈(20)与箱体(1)的侧壁和L型钢板(4)紧密接触。

3.根据权利要求1所述的用于砂土地层中隧道渗流侵蚀模型试验的装置，其特征在于，所述水压加载装置包括与所述储水槽(3)连通的常水头水箱(5)。

4.根据权利要求1所述的用于砂土地层中隧道渗流侵蚀模型试验的装置，其特征在于，所述土压加载装置包括与所述加压气囊(6)依次连接的调压阀(7)和空压机(8)；所述加压气囊(6)由所述空压机(8)提供压力，以箱体(1)的盖板做为反力座将压力通过承压顶板(9)传递到土样(16)表面。

5.根据权利要求1所述的用于砂土地层中隧道渗流侵蚀模型试验的装置，其特征在于，所述水砂收集装置(13)包括斜导槽、水砂收集槽、溢水收集槽和天平；所述斜导槽固定于箱体(1)的外侧、且位于所述隧道模型(2)的玻璃塞(15)的窄缝(22)处；所述水砂收集槽置于所述斜导槽的末端，用于收集渗漏的水和砂，所述水砂收集槽设有溢流管，所述溢水收集槽置于所述水砂收集槽的溢流管的末端，用于收集溢出水砂收集槽的水，所述水砂收集槽和所述溢水收集槽均分别置于两个天平上，以实现实时记录渗漏水量和渗漏砂量。

6.根据权利要求1所述的用于砂土地层中隧道渗流侵蚀模型试验的装置，其特征在于，多个压力传感器(14)包括土压传感器和水压传感器，所述隧道模型(2)的外表面进行凿孔，所述压力传感器(14)通过凿孔埋置于隧道模型(2)内，所述压力传感器(14)的量测表面与隧道模型(2)的外表面平齐。

7.根据权利要求1所述的用于砂土地层中隧道渗流侵蚀模型试验的装置，其特征在于，配置有与所述L型钢板(4)上螺栓孔个数相同的螺栓。

8.根据权利要求1所述的用于砂土地层中隧道渗流侵蚀模型试验的装置，其特征在于，所述隧道模型(2)的隧道管片底部设有螺纹孔，所述玻璃塞(15)设有外螺纹，所述玻璃塞(15)通过螺纹连接固定在所述半隧道模型(2)上。

9.根据权利要求1所述的用于砂土地层中隧道渗流侵蚀模型试验的装置，其特征在于，配置有多个玻璃塞和与每个玻璃塞相配合的橡胶堵，所有玻璃塞的外形相同，每个玻璃塞的窄缝的大小和方向有不同。

10.根据权利要求1所述的用于砂土地层中隧道渗流侵蚀模型试验的装置，其特征在于，设置在所述箱体(1)的底板与所述承压底板(10)之间千斤顶(11)包括有四个。