[发明专利]用于高地应力-高渗压下隧道突水模型试验系统及其方法

权利要求书

1.用于高地应力-高渗压下隧道突水模型试验系统，其特征在于：包括用以模拟隧道模型开挖的主箱体，所述主箱体为整体式结构，放置在底座上，所述底座的两对侧固定在两滑轨上，两个所述滑轨之间设有呈“П”型结构的反力架，所述反力架两支脚的底端以可拆卸的方式固定在所述滑轨上；所述反力架的顶梁与加载系统的顶端固定连接；

所述主箱体内部设有信息监测元件，所述加载系统和所述信息监测元件均与监测控制系统连接；所述监测控制系统控制所述加载系统对所述主箱体中的模型材料施加地压和渗压；

所述反力架为一个或多个，所述加载系统包括若干均匀布置在所述反力架顶梁上的液压千斤顶，所述主箱体的顶部设有可竖向移动的加载水箱，所述加载水箱的顶部设有连接加压泵的注水管、底部设有若干用以模拟渗压的出水孔；

所述加载水箱的顶部为可拆卸的盖板，所述水箱内均匀设有若干用以支撑所述盖板的支撑柱；

所述主箱体的前壁和/或后壁上设有箱体预留口，洞口部件的外部形状与所述箱体预留口的形状匹配，所述洞口部件的内部设有所需形状的洞口预留口，所述洞口部件在所述箱体预留口处与所述主箱体可拆卸的连接；

所述监测控制系统控制所述液压千斤顶通过所述加载水箱对模型材料施加压力，进而实现高地应力的模拟，所述监测控制系统通过控制所述加压泵输出至所述水箱中的水量实现高渗压的模拟。

2.根据权利要求1所述的用于高地应力-高渗压下隧道突水模型试验系统，其特征在于：所述反力架通过螺栓与所述滑轨固定连接；所述反力架支脚的底端设有滑轮，所述滑轮通过发动机驱动，所述发动机与所述监测控制系统连接。

3.根据权利要求1所述的用于高地应力-高渗压下隧道突水模型试验系统，其特征在于：所述加载水箱与所述主箱体密封接触。

4.根据权利要求1所述的用于高地应力-高渗压下隧道突水模型试验系统，其特征在于：所述加载水箱的盖板上设有用以监测水压的水压表。

5.根据权利要求1所述的用于高地应力-高渗压下隧道突水模型试验系统，其特征在于：所述主箱体的前壁和/或后壁上预留隧道洞口；所述主箱体的侧壁上设有悬浮玻璃窗。

6.一种使用权利要求5所述的用于高地应力-高渗压下隧道突水模型试验系统的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：反力架沿滑轨移动，离开主箱体的上方位置；

步骤2：取出加载水箱，向所述主箱体内填充模型材料；

步骤3：将加载水箱置于试验模型上，移动所述反力架返回至所述主箱体的上方，将所述反力架与所述滑轨固定连接；

步骤4：通过注水管向水箱中注水，监测控制系统通过调节加压泵使水压达到设定要求，监测控制系统通过逐级加载的方式控制液压千斤顶对加载水箱施加作用力，直至达到设定的地应力条件；

步骤5：在预留隧道洞口处对试验模型进行开挖，通过监测控制系统进行试验过程中应变、压力、位移的监测。