CN105866381A - 一种模拟地下工程漏水漏砂灾害的试验方法 - Google Patents

一种模拟地下工程漏水漏砂灾害的试验方法 Download PDF

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戴轩
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Abstract

本发明涉及一种模拟地下工程漏水漏砂灾害的试验方法，所采用的设备包括底部开口的主试验箱；主试验箱的上部设置有密封顶盖，顶盖上连有可拆卸加压气囊并固定有精密调压阀和数显压力表；主试验箱的下部设置有微型孔隙水压计和微型土压力计；主试验箱的底部与两块L型可调底板通过主试验箱下部弹性密封垫和L型底板弹性密封垫密封连接，两块L型可调底板之间通过丝杠连接，在两块L型可调底板开有沟槽，用于固定L型底板弹性密封垫。试验时调节丝杠，使缝宽对应盾构隧道管片张开量。本发明可得到不同土样的临界漏水漏砂张开量。

Description

一种模拟地下工程漏水漏砂灾害的试验方法
技术领域
本发明涉及一种模拟地下工程漏水漏砂灾害的试验方法，主要适用于地下工程安全领域中漏水漏砂灾害的模拟与研究。
背景技术
盾构隧道一般是由许多抗渗混凝土管片拼装而成，由于施工不当、设计不当等原因，使得在隧道施工和运营的过程中，容易发生漏水漏砂灾害，造成巨大的环境影响和经济损失，例如圣彼得堡一号线、上海地铁四号线等事故。对隧道漏砂漏水引起的土体变形进行试验，可以定性分析灾害的发展趋势，为灾害的预防与治理提供参考。此外，利用本发明可测量土体流失的临界漏砂张开量，对灾害的精细化治理具有重大意义。
传统的试验方法较少关注漏水漏砂引起的土体运动变形行为，因此并没有针对地下工程漏水漏砂灾害的专门试验设备。针对地下工程灾害频发的情况，亟需利用专门设备对地下工程灾害进行研究与预测。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种模拟地下工程漏水漏砂灾害的试验方法，该方法可对漏砂漏水过程进行模拟与灾害机理分析。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种模拟地下工程漏水漏砂灾害的试验方法，所采用的试验设备包括支架(32)、固定在支架(32)上的底部开口的主试验箱(17)以及数据采集系统(4)；在上部盖板(16)上固定有注水阀门(19)；在主试验箱(17)的侧壁设有溢流阀门(25)，用于保持主试验箱(17)内试验过程中水头恒定；
主试验箱(17)的底部与两块L型可调底板(26)通过主试验箱下部弹性密封垫(28)和L型底板弹性密封垫(29)密封连接，两块L型可调底板(26)之间通过丝杠(27)连接，在两块L型可调底板(26)开有沟槽，用于固定L型底板弹性密封垫(29)；
主试验箱(17)的下部为土体容器，并设置有微型孔隙水压计(22)，其采集的信号被送入数据采集系统(4)；
在主试验箱(17)的下方为用于承接和测量漏下的土样(24)和水的漏水漏砂测仪(24)。
该试验方法按照以下步骤进行：
(1)试验系统组装完毕，调节L型可调底板处(26)的丝杠(27)，使两块L型可调底板(26)之间的缝宽达到理论最小张开量，固定L型可调底板(26)；
(2)向主试验箱(17)内装入盾构隧道所处位置的土样(24)，土样(24)采取分层装填并压实，装填至主试验箱(17)内部的2/3刻度线处；
(3)合上上部盖板(16)并密封；
(4)打开注水阀(19)和溢流阀门(25)，外界供水系统通过注水阀(19)向主试验箱(17)内供水，待水从溢流阀门(25)溢出后停止供水，静置土样(24)；
(5)正式试验：调节测试设备，准备采集试验数据，通过供水系统由注水阀(19)向主试验箱内(17)供水，溢流阀门(25)使水头稳定，逐步增大底部缝宽，直至水砂持续漏出，观察土体变形，同时通过底部漏水漏砂测量仪(36)测量漏水漏砂的质量，试验后测量缝宽，此缝宽为临界漏水漏砂缝宽，实验结束。
本发明具有的优点和积极效果是：可以便捷的分析不同土样漏水漏砂过程中的变形模式，分析土体流失质量的变化趋势，得到不同土样的临界漏水漏砂张开量，为地下工程灾害的治理提供参考；丝杠可以实现对试验的精确控制。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的主试验系统立体剖视图；
图3为本发明的主试验箱立体剖视图；
图4为本发明的L型可调底板立体结构示意图；
图5为本发明的主试验箱下部弹性密封垫和下L型底板弹性密封垫立体结构示意图。
图中：2、主试验系统；4、数据采集系统；9、采集仪；10、数据分析系统；11、显示器；12、数显压力表；13、精密调压阀；14、放气阀门；15、上部盖板螺栓；16、上部盖板；17、主试验箱；18、观察窗；19、注水阀门；20、方形O型密封圈；22、微型孔隙水压计；24、土样；25、溢流阀门；26、L型可调底板；27、丝杠；28、主试验箱下部弹性密封垫；29、L型底板弹性密封垫；30、底板螺栓；31、支架上部螺栓；32、支架；33、支座底盘；34、支架下部螺栓；35、支座滚轮；36、漏水漏砂测量仪。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明：
本发明所需的主试验系统如图1所示，请参阅图1～图5，本发明的弹性密封垫、土、水共同作用的盾构隧道渗漏试验系统，包括主试验系统2与数据采集系统4；数据采集系统4与主试验系统2通过数据导线连接。
所述的主试验系统包括数显压力表12、精密调压阀13、放气阀门14、上部盖板16、上部盖板螺栓15、注水阀门19、主试验箱17、微型孔隙水压计22、观察窗18、L型可调底板26、底板螺栓30、丝杠27、主试验箱下部弹性密封垫28、L型底板弹性密封垫29、支架32、支架上部螺栓31、支架下部螺栓34、支座底盘33、支座滚轮35；数显压力表12连接在精密调压阀13的上端，精密调压阀13下端固定在上部盖板16上，放气阀门14和注水阀门19固定在上部盖板16上，上部盖板16与主试验箱17通过上部盖板螺栓15连接，在上部盖板16和主试验箱17之间U形槽内为方形O型密封圈20，主视窗18通过塑钢泥密封固定在主试验箱17上，微型孔隙水压计22贴于主试验箱17背面内壁，导线通过密封口引出并与数据采集仪9相连接，溢流阀门25位于主试验箱17侧壁，下部两块L型可调底板26与主试验箱17通过底板螺栓30相连接，在L型可调底板26和主试验箱17之间U形槽内有L型底板弹性密封垫29和主试验箱下部弹性密封垫28，两块L型可调底板26之间通过丝杠27连接，主试验箱17通过支架上部螺栓31与支架32相连接，支架32通过支架下部螺栓34与支座底盘33相连接，支座滚轮35固定在支座底盘33上；漏水漏砂测量仪36位于两块L型可调底板26之间缝隙下方，漏水漏砂测量仪36由相同的透明有机玻璃槽拼成。
上部盖板16通过方形O型密封圈20密封主试验箱17，L型可调底板26分为两块，既可以密封主试验箱17底部，又可以模拟管片弹性密封垫，还可以调节接缝张开量大小；注水阀门19一端连接外界供水系统向主试验箱17内部加水；底部自制漏水漏砂测量仪36可得到不同时间内的漏砂、漏水量。
数据采集系统包括数据采集仪9、数据分析系统10、显示器11；采集仪9与主试验系统2通过数据导线连接，采集仪9与数据分析系统10通过数据导线连接，数据分析系统10与显示器11通过数据导线连接。
具体实施步骤如下：
(1)所述试验系统按照附图组装完毕，调节L型可调底板处26的丝杠27，使两块L型可调底板26之间的缝宽达到理论最小张开量，然后拧紧底板螺栓30，使得L型可调底板26位置固定下来；
(2)向主试验箱17内装入盾构隧道所处位置的土样24，土样24采取分层装填并压实，装填至主试验箱17内部的2/3刻度线处；
(3)合上上部盖板16，拧紧上部盖板螺栓15；
(4)打开注水阀19和溢流阀门25，外界供水系统通过注水阀19向主试验箱17内供水，待蒸馏水从溢流阀门25溢出后停止供水，静置土样24；
(5)正式试验：调节测试设备，准备采集试验数据，通过供水系统由注水阀19向主试验箱内17供水，溢流阀门25可使水头稳定，逐步增大底部缝宽，直至水砂持续漏出，观察土体变形，同时通过底部漏水漏砂测量仪36测量漏水漏砂的质量，试验后测量缝宽，此缝宽为临界漏水漏砂缝宽，实验结束。

Claims (2)

1.一种模拟地下工程漏水漏砂灾害的试验方法，所采用的试验设备包括支架(32)、固定在支架(32)上的底部开口的主试验箱(17)以及数据采集系统(4)；在上部盖板(16)上固定有注水阀门(19)；在主试验箱(17)的侧壁设有溢流阀门(25)，用于保持主试验箱(17)内试验过程中水头恒定；
主试验箱(17)的底部与两块L型可调底板(26)通过主试验箱下部弹性密封垫(28)和L型底板弹性密封垫(29)密封连接，两块L型可调底板(26)之间通过丝杠(27)连接，在两块L型可调底板(26)开有沟槽，用于固定L型底板弹性密封垫(29)；
主试验箱(17)的下部为土体容器，并设置有微型孔隙水压计(22)，其采集的信号被送入数据采集系统(4)；
在主试验箱(17)的下方为用于承接和测量漏下的土样(24)和水的漏水漏砂测仪(24)。
该试验方法按照以下步骤进行：
(1)试验系统组装完毕，调节L型可调底板处(26)的丝杠(27)，使两块L型可调底板(26)之间的缝宽达到理论最小张开量，固定L型可调底板(26)；
(2)向主试验箱(17)内装入盾构隧道所处位置的土样(24)，土样(24)采取分层装填并压实，装填至主试验箱(17)内部的2/3刻度线处；
(3)合上上部盖板(16)并密封；
(4)打开注水阀(19)和溢流阀门(25)，外界供水系统通过注水阀(19)向主试验箱(17)内供水，待水从溢流阀门(25)溢出后停止供水，静置土样(24)；
(5)正式试验：调节测试设备，准备采集试验数据，通过供水系统由注水阀(19)向主试验箱内(17)供水，溢流阀门(25)使水头稳定，逐步增大底部缝宽，直至水砂持续漏出，观察土体变形，同时通过底部漏水漏砂测量仪(36)测量漏水漏砂的质量，试验后测量缝宽，此缝宽为临界漏水漏砂缝宽，实验结束。
2.根据权利要求1所述的模拟地下工程漏水漏砂灾害的试验方法，其特征在于，在主试验箱(17)上开设有观察窗(18)。
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