CN106018067B - 隧洞式高水压试验仓的构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明所设计的隧洞式高水压试验仓的构建方法，步骤1：首先选定构建高水压试验仓的隧洞部位，然后分别进行高水压试验仓两个端头密封槽的开挖和试验管路的布设；步骤2：将辅助密封的两个角型钢板分别安装在对应的密封槽中，并在每个角型钢板上布设高压止水带；步骤3：安装千斤顶；步骤4：进行靠近隧洞掌子面端头的安装；步骤5：在高水压试验仓中安装试样，并在试验加压油管端部连接加压系统，将数据采集通讯总成与上位机的通信端连接；步骤6：进行远离隧洞掌子面端头的安装；步骤7：使高水压试验仓的两个端头密封止水。本发明能充分利用隧洞式高水压试验仓的压力，不受试验部位与时间的限制。

Description

隧洞式高水压试验仓的构建方法

技术领域

本发明涉及岩体力学试验技术领域，具体地指一种隧洞式高水压试验仓的构建方法。

技术背景

现场岩体力学试验是通过一种在现场加工岩样进行加压试验获得岩体力学参数的方法，所获得的岩体力学参数指标对工程设计具有指导作用。但是，在工程运行期间，位于水下的岩体实际上均具有一定水压条件，这种水压力作用对岩体力学特性会产生显著影响。例如，高山峡谷区高拱坝水库蓄水后，坝基岩体以及库坡岩体位于水下一定深度，将承受库水压力的长期作用，而水下岩体力学特性的劣化会引起较明显的谷幅变形，严重影响高拱坝的当前工作性态和长期安全运行。

目前的现场岩体力学试验方法均在无水压条件下进行，所获得的岩体力学参数无法与工程运行期间岩体具有一定水压条件下的力学参数相匹配。原有的岩体弹性抗力水压法试验一般采用混凝土堵头技术，水压力不高(一般不大于2MPa)，故规程推荐径向液压枕法试验，但无水压条件。因此，有必要发明一种能够承受一定水压并能在其中进行现场岩体力学试验的高水压试验仓。从而真正实现有水压条件下的岩体力学试验，获得真实反映岩体的力学参数指标。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种隧洞式高水压试验仓的构建方法，该方法能充分利用隧洞式高水压试验仓的压力，不受试验部位与时间的限制。隧洞式高水压试验仓的构建与岩石试样安装完成后，即可充水加压至预定水压。其技术优势是突破传统所有岩石力学试验均在无水压条件下进行试验，不受试验部位与时间的限制，充分利用隧洞式高水压试验仓中的压力进行现场岩体力学试验，能够保证准确真实地测定深部工程岩体的力学参数指标。

为实现此目的，本发明所设计的隧洞式高水压试验仓的构建方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：首先选定构建高水压试验仓的隧洞部位，隧洞围岩要求III级以上的完整坚硬岩体，且隧洞断面型式为城门洞型、马蹄型或圆形，同时对隧洞围岩部位的松动层进行清理，然后分别进行高水压试验仓两个端头密封槽的开挖和试验管路的布设；所述试验管路包括高压充水管、试验加压油管、第一液压反力装置加压管路、第二液压反力装置加压管路、排气管和试验数据采集通讯总成；在两个密封槽开挖完成后，进行高水压试验仓的隧洞部位与密封槽之间的隧洞围岩止水处理；

步骤2：将辅助密封的两个角型钢板分别安装在对应的密封槽中，并在每个角型钢板上布设高压止水带；

步骤3：在两个密封槽中均开挖液压千斤顶的安装位，将两组液压千斤顶安装在对应的液压千斤顶安装位中，并将两组液压千斤顶与对应的第一液压反力装置加压管路和第二液压反力装置加压管路连接；

步骤4：在靠近隧洞掌子面端头先安装提供支撑反力并与对应液压千斤顶相接触的第一横向工字钢，然后在第一横向工字钢上安装第一竖向工字钢组，最后在第一竖向工字钢组上安装第一带下部锁定装置的叠梁式钢板，第一带下部锁定装置的叠梁式钢板与对应的角型钢板之间布设高压止水带；

步骤5：在高水压试验仓中安装试样，并在试验加压油管端部连接加压系统，将数据采集通讯总成与上位机的通信端连接；

步骤6：在远离隧洞掌子面端头先安装第二带下部锁定装置的叠梁式钢板，第二带下部锁定装置的叠梁式钢板与对应的角型钢板之间布设高压止水带；然后在第二带下部锁定装置的叠梁式钢板上安装第二竖向工字钢；最后安装提供支撑反力并与对应液压千斤顶相接触的第二横向工字钢，第二横向工字钢的一端与对应液压千斤顶相接触，第二横向工字钢的另一端与第二竖向工字钢连接；

步骤7：对第一液压反力装置加压管路和第二液压反力装置加压管路进行加压，两组液压千斤顶动作，从而使高水压试验仓的两个端头达到密封止水。

本发明突破传统所有岩石力学试验均在无水压条件下进行试验的限制，并且不受试验部位与时间的限制，充分利用隧洞式高水压试验仓中的压力进行现场岩体力学试验，能够保证准确真实地测定深部工程岩体的力学参数指标。同时该装置具有可拆卸、方便重复使用的特点；比隧洞混凝土堵头更灵活、方便。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明中端头结构示意图；

图中，1—高水压试验仓、2—第一带下部锁定装置的叠梁式钢板、2.1—第二带下部锁定装置的叠梁式钢板、3—第一竖向工字钢组、3.1—第二竖向工字钢、4—第一横向工字钢、4.1—第二横向工字钢、5—两个角型钢板、6—液压千斤顶、7—第一液压反力装置加压管路、7.1—第二液压反力装置加压管路、8—高压止水带、9—混凝土层、10—高压充水管、11—试验加压油管、12—试验数据采集通讯总成、13—排气管、14—端头密封槽

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

如图1和2所示的一种隧洞式高水压试验仓的构建方法，它包括如下步骤：

步骤1：首先选定构建高水压试验仓1的隧洞部位，隧洞围岩要求III级以上的完整坚硬岩体，且隧洞断面型式为城门洞型、马蹄型或圆形(III级以上的完整坚硬岩体具有低渗透性和能在提供足够的支撑反力等特点)，同时对隧洞围岩部位的松动层进行清理，然后分别进行高水压试验仓1两个端头密封槽14的开挖和试验管路的布设；所述试验管路包括高压充水管10、试验加压油管11、第一液压反力装置加压管路7、第二液压反力装置加压管路7.1、排气管13(充水过程中排出高水压试验仓中空气)和试验数据采集通讯总成12；在两个密封槽开挖完成后，进行高水压试验仓1的隧洞部位与密封槽14之间的隧洞围岩止水处理；

步骤2：将辅助密封的两个角型钢板5分别安装在对应的密封槽14中，并在每个角型钢板5上布设高压止水带8；

步骤3：在两个密封槽14中均开挖液压千斤顶6(提供支撑反力)的安装位，将两组液压千斤顶6安装在对应的液压千斤顶6安装位中，并将两组液压千斤顶6与对应的第一液压反力装置加压管路7和第二液压反力装置加压管路7.1连接；

步骤4：进行靠近隧洞掌子面端头的安装；在靠近隧洞掌子面端头(即远离隧洞洞口侧)先安装提供支撑反力并与对应液压千斤顶6相接触的第一横向工字钢4，然后在第一横向工字钢4上安装第一竖向工字钢组3，最后在第一竖向工字钢组3上安装第一带下部锁定装置的叠梁式钢板2，第一带下部锁定装置的叠梁式钢板2与对应的角型钢板5之间布设高压止水带8；

步骤5：在高水压试验仓1中安装试样，并在试验加压油管11端部连接加压系统，将数据采集通讯总成12与上位机的通信端连接；

步骤6：进行远离隧洞掌子面端头的安装；在远离隧洞掌子面端头(即靠近隧洞洞口侧)先安装第二带下部锁定装置的叠梁式钢板2.1，第二带下部锁定装置的叠梁式钢板2.1与对应的角型钢板5之间布设高压止水带8(具有密封作用)；然后在第二带下部锁定装置的叠梁式钢板2.1上安装第二竖向工字钢3.1；最后安装提供支撑反力并与对应液压千斤顶6相接触的第二横向工字钢4.1，第二横向工字钢4.1的一端与对应液压千斤顶6相接触，第二横向工字钢4.1的另一端与第二竖向工字钢3.1连接；

步骤7：对第一液压反力装置加压管路7和第二液压反力装置加压管路7.1进行加压，两组液压千斤顶6动作，从而使高水压试验仓1的两个端头达到密封止水；

步骤8：启动高压水泵通过高压充水管10对高水压试验仓1进行充水，使得高水压试验仓1中的水压力达到指定压力，并进行稳压；

步骤9；启动试验加压系统及数据采集通讯总成进行具有预定水压条件下的岩石力学试验。

上述技术方案的步骤1中，进行高水压试验仓1的隧洞部位与密封槽14之间的隧洞围岩止水处理的具体方法为：先将止水带8布设于隧洞围岩底板、隧洞围边墙及隧洞围顶板的表面，再对隧洞围岩采用混凝土层9进行衬砌支护。

上述技术方案中，所述混凝土层9采用C30混凝土，C30混凝土具有足够强度。

上述技术方案中，所述高水压试验仓1为隧洞式高压水试验仓，隧洞式高压水试验仓的断面型式为城门洞型或马蹄型或圆形。

上述技术方案中，所述第一带下部锁定装置的叠梁式钢板2、第一竖向工字钢组3和第一横向工字钢4均布设在同一平面上。

所述第二带下部锁定装置的叠梁式钢板2.1、第二竖向工字钢3.1和第二横向工字钢4.1均布设在同一平面上，使之受力同步。

上述技术方案中，第一横向工字钢4、第一竖向工字钢组3和对应的液压千斤顶6形成传动系统，第二横向工字钢4.1、第二竖向工字钢3.1和对应的液压千斤顶6形成传动系统，带下部锁定装置的叠梁式钢板、高压止水带8与角型钢板5形成试验仓端头密封系统。

上述技术方案中，高压充水管10、试验加压油管11、液压千斤顶管路7、排气管13和试验数据采集通讯总成12均布设在高水压试验仓1中。

上述技术方案的步骤4中，第一横向工字钢4的一端与对应液压千斤顶6相接触，第一横向工字钢4的另一端与第一竖向工字钢组3的一端连接，第一竖向工字钢组3的另一端与第一带下部锁定装置的叠梁式钢板2连接；

上述技术方案的步骤6中，第二横向工字钢4.1的一端与对应液压千斤顶6相接触，第二横向工字钢4.1的另一端与第二竖向工字钢3.1的一端连接，第二竖向工字钢3.1的另一端与第二带下部锁定装置的叠梁式钢板2.1连接；

本发明可以在隧洞式高水压试验仓中开展各种类型的岩体水力耦合力学试验。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种隧洞式高水压试验仓的构建方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：首先选定构建高水压试验仓(1)的隧洞部位，隧洞围岩要求III级以上的完整坚硬岩体，同时对隧洞围岩部位的松动层进行清理，然后分别进行高水压试验仓(1)两个端头密封槽(14)的开挖和试验管路的布设；所述试验管路包括高压充水管(10)、试验加压油管(11)、第一液压反力装置加压管路(7)、第二液压反力装置加压管路(7.1)、排气管(13)和试验数据采集通讯总成(12)；在两个密封槽开挖完成后，进行高水压试验仓(1)的隧洞部位与密封槽(14)之间的隧洞围岩止水处理；

步骤2：将辅助密封的两个角型钢板(5)分别安装在对应的密封槽(14)中，并在每个角型钢板(5)上布设高压止水带(8)；

步骤3：在两个密封槽(14)中均开挖液压千斤顶(6)的安装位，将两组液压千斤顶(6)安装在对应的液压千斤顶(6)安装位中，并将两组液压千斤顶(6)与对应的第一液压反力装置加压管路(7)和第二液压反力装置加压管路(7.1)连接；

步骤4：在靠近隧洞掌子面端头先安装提供支撑反力并与对应液压千斤顶(6)相接触的第一横向工字钢(4)，然后在第一横向工字钢(4)上安装第一竖向工字钢组(3)，最后在第一竖向工字钢组(3)上安装第一带下部锁定装置的叠梁式钢板(2)，第一带下部锁定装置的叠梁式钢板(2)与对应的角型钢板(5)之间布设高压止水带(8)；

步骤5：在高水压试验仓(1)中安装试样，并在试验加压油管(11)端部连接加压系统，将数据采集通讯总成(12)与上位机的通信端连接；

步骤6：在远离隧洞掌子面端头先安装第二带下部锁定装置的叠梁式钢板(2.1)，第二带下部锁定装置的叠梁式钢板(2.1)与对应的角型钢板(5)之间布设高压止水带(8)；然后在第二带下部锁定装置的叠梁式钢板(2.1)上安装第二竖向工字钢(3.1)；最后安装提供支撑反力并与对应液压千斤顶(6)相接触的第二横向工字钢(4.1)，第二横向工字钢(4.1)的一端与对应液压千斤顶(6)相接触，第二横向工字钢(4.1)的另一端与第二竖向工字钢(3.1)连接；

步骤7：对第一液压反力装置加压管路(7)和第二液压反力装置加压管路(7.1)进行加压，两组液压千斤顶(6)动作，从而使高水压试验仓(1)的两个端头达到密封止水。

2.根据权利要求1所述的隧洞式高水压试验仓的构建方法，其特征在于：

所述步骤7后还包括步骤8：启动高压水泵通过高压充水管(10)对高水压试验仓(1)进行充水，使得高水压试验仓(1)中的水压力达到指定压力，并进行稳压；

步骤9；启动试验加压系统及数据采集通讯总成进行具有预定水压条件下的岩石力学试验。

3.根据权利要求1所述的隧洞式高水压试验仓的构建方法，其特征在于：所述步骤1中，进行高水压试验仓(1)的隧洞部位与密封槽(14)之间的隧洞围岩止水处理的具体方法为：先将止水带(8)布设于隧洞围岩底板、隧洞围边墙及隧洞围顶板的表面，再对隧洞围岩采用混凝土层(9)进行衬砌支护。

4.根据权利要求3所述的隧洞式高水压试验仓的构建方法，其特征在于：所述混凝土层(9)采用C30混凝土。

5.根据权利要求1所述的隧洞式高水压试验仓的构建方法，其特征在于：所述高水压试验仓(1)为隧洞式高水压试验仓，隧洞式高水压试验仓的断面型式为城门洞型或马蹄型或圆形。

6.根据权利要求1所述的隧洞式高水压试验仓的构建方法，其特征在于：所述第一带下部锁定装置的叠梁式钢板(2)、第一竖向工字钢组(3)和第一横向工字钢(4)均布设在同一平面上。

7.根据权利要求6所述的隧洞式高水压试验仓的构建方法，其特征在于：所述第二带下部锁定装置的叠梁式钢板(2.1)、第二竖向工字钢(3.1)和第二横向工字钢(4.1)均布设在同一平面上。