[发明专利]模拟复杂条件下深埋隧道断层突水的试验系统装置及方法

摘要

本发明公开了一种模拟复杂条件下深埋隧道断层突水的试验系统装置及方法，装置包括模型试验箱、断层致灾构造系统、地下水渗流模拟系统、水力加载系统、顶部荷载控制系统、数据采集监测系统、突水混合物回收系统和视图录制系统；数据采集监测系统预埋设置在断层致灾构造系统内部，断层致灾构造系统设置在模型试验箱内部，顶部荷载控制系统与模型试验箱顶部加载设置，地下水渗流模拟系统与模型试验箱内部连通，水力加载系统与地下水渗流模拟系统连接，突水混合物回收系统与模型试验箱排水出口连接，视图录制系统录制整个突水致灾试验过程。本发明装置实现的方法可以模拟不同断层破碎带、不同水力条件以及不同隧道埋深等多因素控制下的隧道断层突水。

主权项

1.一种模拟复杂条件下深埋隧道断层突水的试验系统装置，其特征在于：包括模型试验箱、断层致灾构造系统、地下水渗流模拟系统、水力加载系统、顶部荷载控制系统、数据采集监测系统、突水混合物回收系统和视图录制系统；所述数据采集监测系统预埋设置在断层致灾构造系统内部，所述断层致灾构造系统设置在模型试验箱内部，所述顶部荷载控制系统与模型试验箱顶部加载设置，所述地下水渗流模拟系统与模型试验箱内部连通，所述水力加载系统与地下水渗流模拟系统连接，所述突水混合物回收系统与模型试验箱的允许排水出口连接，所述视图录制系统架设在模型试验箱前，录制整个突水致灾试验过程；所述断层致灾构造系统包括滑动式断层带支架(7)、滑动板(8)、断层破碎带相似材料(26)和断层周围岩土相似材料(25)，所述滑动式断层带支架(7)的两侧分别滑动设置有一个滑动板(8)，两个滑动板(8)将模型试验箱内部分隔为三个部分，其中中间部分填充断层破碎带相似材料(26)，两边部分均填充断层周围岩土相似材料(25)；所述断层破碎带相似材料(26)由滑石粉、石子配制而成，其中H:Z＝9:1；断层周围岩土相似材料(25)以黄砂、滑石粉和水泥为主料，液压油和水为调节剂配制而成，其中，S:H:N＝10:1:0.6；所述滑动式断层带支架(7)包括带刻度滑轨角钢(71)、带刻度滑轨钢板(72)、带滑轨角钢(73)、下部特制角钢(74)、上部特制角钢(75)和带螺母孔角度仪(76)；两个所述带刻度滑轨角钢(71)相互平行设置在底部平面，并与两个相互平行设置的下部特制角钢(74)垂直连接在同一底部平面内，构成滑动式断层带支架(7)下底面；四个所述带滑轨角钢(73)的底端分别与两根带刻度滑轨角钢(71)通过带螺母孔角度仪(76)在竖直方向上可旋转调节角度连接，两个所述带滑轨角钢(73)的底端分别可沿所述带刻度滑轨角钢(71)上的滑轨水平方向移动，两块所述滑动板(8)分别与两个带滑轨角钢(73)上下滑动设置；四个所述带滑轨角钢(73)的顶端分别与所述带刻度滑轨角钢(71)平行设置的两个带刻度滑轨钢板(72)连接，所述带滑轨角钢(73)的顶端可沿所述带刻度滑轨钢板(72)上的滑轨水平方向移动，且两根所述带刻度滑轨钢板(72)的两端分别与相互平行的上部特制角钢(75)垂直连接，构成滑动式断层带支架(7)上底面；两个所述滑动板(8)之间的距离，两个滑动板(8)的倾角，以及带刻度滑轨角钢(71)与带刻度滑轨钢板(72)之间的相对高度均可精确调节。