CN106596278A - 一种验证富水地区隧道底部排水减压效果的试验装置 - Google Patents

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李鹏飞
刘宏川
赵勇
纪茜尧
杨云轩
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G01N3/12—Pressure testing

Abstract

一种验证富水地区隧道底部排水减压效果的试验装置，属于隧道工程技术领域。该试验装置分为主体结构和外接结构两个部分。试验箱的两端底部各分设有一个进水口，试验箱的底部铺设有石子，两块第一混凝土板设置在石子上，两块第一混凝土板之间设有模拟施工缝；汇水管设置在第一混凝土板和防排水板之间。模拟二次衬砌的第二混凝土板的下部设置有防排水板，上部设有砂土填充。排水管与汇水管连接，汇水管水平铺设，排水管竖直铺设，汇水管和排水管相垂直。试验箱盖板将试验箱上部封闭。外接结构为进水口外接的加压泵，试验箱盖板的上部外接有液压千斤顶。本装置结构形式简单，可备选材料多样，可以模拟多种围岩条件下的隧道防排水试验。

Description

一种验证富水地区隧道底部排水减压效果的试验装置
技术领域
本试验装置适用于模拟验证隧道防排水性能，属于隧道工程技术领域。
背景技术
随着我国交通、能源、水利等基础设施建设的飞速发展，隧道工程的建设规模越来越大。仅以铁路隧道为例，截止到2015年12月底，我国己经建成并投入运营的铁路隧道已有13000多座，总长度超过了13000公里；在建铁路隧道超过了3700座，总长度超过了8700公里，超过了其他所有国家的总和。隧道建设中防排水系统是十分重要的环节，需要根据不同地质条件确定不同的防排水方案。一般的防排水系统都倾向于做现场试验，然而由于各种隧道所处地质条件不同，方案的效果实际应用效果拥有不确定性，容易造成工程安全隐患和试验人员人身威胁。因此如何将此类试验小型化在实验室环境下完成是解决这一问题的突破口，如何模拟隧道环境将是一个难点。
本试验装置通过模拟隧道结构，可以对不同条件下隧道多种防排水做法的实际效果在实验室进行试验验证，相比现场试验既节约成本又减小风险，同时也为是否需要进一步进行现场试验提供技术支撑。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种验证富水地区隧道防排水方案效果的试验装置，该试验装置分为主体结构和外接结构两个部分。
主体结构设在一个钢制的试验箱12内，试验箱12的两端底部各分设有一个进水口1，试验箱12的底部铺设有石子2，两块第一混凝土板4设置在石子2上，两块第一混凝土板4之间设有模拟施工缝3；汇水管5设置在第一混凝土板4和防排水板6之间。
模拟二次衬砌的第二混凝土板7的下部设置有防排水板6，上部设有砂土填充8。排水管11与汇水管5连接，汇水管5水平铺设，排水管11竖直铺设，汇水管5和排水管11相垂直。试验箱盖板9将试验箱12上部封闭。
外接结构为进水口1外接的加压泵，试验箱盖板9的上部外接有液压千斤顶10。
水流进入试验箱12后经过填充的石子2进行减缓流速，从模拟初次衬砌的两块第一混凝土板4中间设置的模拟施工缝3进入汇水管5，再由排水管11排出试验箱12。
第一混凝土板4用以模拟初衬。
第二混凝土板7用以模拟二次初衬。
砂土填充8用以模拟仰拱填充。
本装置主体部分模拟隧道结构以及围岩环境，外接部分用于模拟不同水压和不同围岩初始压力。
本试验装置的优点是：
1、采用本试验装置可以对多种隧道防排水做法的效果进行试验验证；
2、本装置结构形式简单，可备选材料多样，可以模拟多种围岩条件下的隧道防排水试验；
3、本装置可根据试验要求灵活更改尺寸，相比现场试验工序简单，节约成本，参与试验的人员人身安全受保障。
附图说明
图1为本试验装置正剖视图。
图2为本试验装置右剖视图。
图3为本试验装置三维效果剖视图。
图中：1-进水管，2-填充石子，3-模拟施工缝，4-第一混凝土板，5-汇水管，6-防排水板，7-第二混凝土板，8-砂土填充，9-试验箱盖板，10-液压千斤顶，11-排水管，12-试验箱。
具体实施方式
下面结合附图对本试验装置的安装步骤进行进一步描述。
步骤1、将工厂预制好的试验箱12固定在试验台；
步骤2、将填充石子2装入试验箱12底部，并安装流速传感器，振捣密实；
步骤3、将混凝土板4安装好，模拟施工缝3用蓬松材料填充，并安装好汇水管5和排水管11；
步骤4、在混凝土板4上安装压力传感器，铺设防排水板6，再安装混凝土板7，四周用止水胶条密封；
步骤5、装填填充砂土8，振捣密实；
步骤6、安装试验箱盖板9，并安装外接有液压千斤顶10和外接加压泵。
步骤7、启动液压千斤顶10加至预定压力，启动外接加压泵；
步骤8、改变进水口压力，记录传感器压力数据和水流流速数据。

Claims (7)

1.一种验证富水地区隧道底部排水减压效果的试验装置，其特征在于：该试验装置分为主体结构和外接结构两个部分；
主体结构设在一个钢制的试验箱(12)内，试验箱(12)的两端底部各分设有一个进水口(1)，试验箱(12)的底部铺设有石子(2)，两块第一混凝土板(4)设置在石子(2)上，两块第一混凝土板(4)之间设有模拟施工缝(3)；汇水管(5)设置在第一混凝土板(4)和防排水板(6)之间；
模拟二次衬砌的第二混凝土板(7)的下部设置有防排水板(6)，上部设有砂土填充(8)；排水管(11)与汇水管(5)连接，汇水管(5)水平铺设，排水管(11)竖直铺设，汇水管(5)和排水管(11)相垂直；试验箱盖板(9)将试验箱(12)上部封闭；
外接结构为进水口(1)外接的加压泵，试验箱盖板(9)的上部外接有液压千斤顶(10)。
2.根据权利要求1一种验证富水地区隧道底部排水减压效果的试验装置，其特征在于：水流进入试验箱(12)后经过填充的石子(2)进行减缓流速，从模拟初次衬砌的两块第一混凝土板(4)中间设置的模拟施工缝(3)进入汇水管(5)，再由排水管(11)排出试验箱(12)。
3.根据权利要求1一种验证富水地区隧道底部排水减压效果的试验装置，其特征在于：第一混凝土板(4)用以模拟初衬。
4.根据权利要求1一种验证富水地区隧道底部排水减压效果的试验装置，其特征在于：第二混凝土板(7)用以模拟二次初衬。
5.根据权利要求1一种验证富水地区隧道底部排水减压效果的试验装置，其特征在于：砂土填充(8)用以模拟仰拱填充。
6.根据权利要求1一种验证富水地区隧道底部排水减压效果的试验装置，其特征在于：本装置主体部分模拟隧道结构以及围岩环境，外接部分用于模拟不同水压和不同围岩初始压力。
7.根据权利要求1一种验证富水地区隧道底部排水减压效果的试验装置，其特征在于：
步骤1、将工厂预制好的试验箱(12)固定在试验台；
步骤2、将填充石子(2)装入试验箱(12)底部，并安装流速传感器，振捣密实；
步骤3、将混凝土板(4)安装好，模拟施工缝(3)用蓬松材料填充，并安装好汇水管(5)和排水管(11)；
步骤4、在混凝土板(4)上安装压力传感器，铺设防排水板(6)，再安装混凝土板(7)，四周用止水胶条密封；
步骤5、装填填充砂土(8)，振捣密实；
步骤6、安装试验箱盖板(9)，并安装外接有液压千斤顶(10)和外接加压泵；
步骤7、启动液压千斤顶(10)加至预定压力，启动外接加压泵；
步骤8、改变进水口压力，记录传感器压力数据和水流流速数据。
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