[实用新型]一种超重力场下盾构开挖和渗流模拟装置

说明书

本实用新型公开了一种超重力场下盾构开挖和渗流模拟装置，包括：环形隧道单元，其内部中空设置，管片间采用焊接连接，数量根据试验方案确定；环形渗流件，其设于所述环形隧道单元连接处，周身开设渗流孔，所述环形渗流件内部设置水流孔连接管路；内置水袋，放置于所述环形隧道单元内部且完全填充；外置水袋，放置于所述环形隧道单元外部且完全包裹；排液管，用于排出所述内外置水袋中的液体；流量阀，用于控制所述排液管的流量。

技术领域

本实用新型涉及离心机模型试验领域，具体为一种超重力场下盾构开挖和渗流模拟装置。

背景技术

离心机模型试验在超重力场下进行，在过程中试验人员无法直接对模型槽内试验对象进行操作，需要配合辅助设备完成试验段骤。故对于离心机模型试验中模拟隧道开挖过程的模型设计需考虑在超重力场下正常工作和配合伺服系统完成试验段骤的难点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种满足模拟盾构开挖和渗流的同时，具有在超重力场下正常工作和通过伺服系统实现实验段骤操作的盾构开挖和渗流模拟装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种超重力场下盾构开挖和渗流模拟装置，包括：

环形隧道，由多段环形隧道单元沿轴向串接而成，每段环形隧道单元均包括：

环形隧道单元本体、外置水袋和内置水袋，其中，

所述外置水袋置于每段所述环形隧道单元本体的外部并完全包裹在所述环形隧道单元的外周面，用于模拟隧道开挖时发生的地层损失；

所述内置水袋置于每段所述环形隧道单元本体内部并完全充满在所述环形隧道单元的内腔中，用于模拟隧道开挖时发生的重力损失；

所述外置水袋和内置水袋内部充满与土体密度一致的重液；

排液管，其设于每个环形隧道单元底部，联通外置水袋和内置水袋；

流量阀，其设于所述排液管末端，用于控制外置水袋和内置水袋排出液体流量；

每两段所述环形隧道单元之间连接有环形渗流件，所述环形渗流件周身开有渗流孔，内部有连接管路与渗流孔相连。

所述外置水袋和内置水袋材质采用由液态硅酮和催化剂制备的硅胶水袋。

所述重液为ZnCl₂溶液。

还包括环形隔板，其固定于所述环形隧道单元的端部，用于给所述外置水袋提供水平支撑，防止液体释放后产生侧向失稳。

所述环形隔板为铝合金板。

所述环形隧道单元的长度为0.5倍环形隧道单元的半径。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：

1、环形隧道单元分段焊接连接，每个环形隧道单元为一个独立整体，采用流量阀控制水袋内重液的释放速度，可以更好地模拟盾构机的真实掘进速度，使得试验数据更贴近现实工况；

2.可以通过控制内外置水袋中液体的流量，同时模拟隧道开挖的地层损失和重力损失，也可通过调整外置水袋的容量，模拟非典型的地层损失；

3.通过环形渗流件的加入，可以模拟隧道盾构的同时，模拟盾构施工后因隧道内外水头差而产生的渗漏，而渗流量可以通过改变渗流孔的大小和数量进行调整，以贴近实际工况；

4.流量控制与伺服系统连接，可以实现试验全程的精准控制，降低试验失败的风险，容错率更高。

附图说明

图1是本实用新型盾构开挖和渗流模拟装置的整体结构示意图；