[发明专利]富水区裂隙岩体隧道衬砌水压力分布试验模拟方法

说明书

本发明公开了富水区裂隙岩体隧道衬砌水压力分布试验模拟方法，属于隧道受力模拟领域，包括以下步骤：（一），制作试验模型，模拟裂隙岩体隧道衬砌和围岩的具体结构；（二），向模型内注水，使模型水压力基本保持恒定；（三），对模型中的待测点的水压力值和衬砌的排水量进行测定；（四），对水压力数据处理。按照本发明方法可得到衬砌水压力分布图，准确且直观的分析衬砌背后、裂隙面上及围岩中水压力分布特征。

技术领域

本发明涉及隧道受力模拟领域，尤其是一种隧道衬砌水压力分布模拟。

背景技术

根据我国发展战略的需要，对交通基础建设的需求在日益增加，铁路、公路路网的完善是交通基础建设中的重点，而路网的完善要不可避免的修建大量的山岭隧道。特别是我国西部地区，多山且地质构造复杂，丰富的地下水为隧道的修建带来技术难题，尤其是在有裂隙的山体中修建大埋深隧道，衬砌往往需要承受高水压，这对隧道结构非常不利。为了降低衬砌水压力，目前主要采用的是“以堵为主，限量排放”的治水方案，在不影响当地生态环境的同时，可以有效的降低衬砌水压力。高水压富水地区不仅隧道的修建非常困难，已建成的隧道，运营中时常有衬砌结构变形、开裂、破坏等病害发生，主要原因是隧道衬砌承受较大的水压力。在“以堵为主，限量排放”的治水方案下，隧道结构必定要受到地下水的影响，因此，试验研究在高水压下衬砌背后水压力分布特征显得尤为重要。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种富水区裂隙岩体隧道衬砌水压力分布试验模拟方法，得到衬砌水压力分布图，准确且直观的分析衬砌背后、裂隙面上及围岩中水压力分布特征。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

富水区裂隙岩体隧道衬砌水压力分布试验模拟方法，包括以下步骤：

(一)，制作试验模型，模拟裂隙岩体隧道衬砌和围岩的具体结构；

(二)，向模型内注水，使模型水压力基本保持恒定；

(三)，对模型中的待测点的水压力值和衬砌的排水量进行测定；

(四)，对水压力数据处理。

本发明技术方案的进一步改进在于：制作试验模型的步骤包括：

1)，制作内夹土工布的水泥砂浆的试样，对试样进行渗透系数测试，根据试样渗透系数的测试结果选择合适的水泥砂浆配合比和土工布厚度；

2)，制作长方体的模型箱，实物与模型按照1：50比例进行缩小模拟，安装穿透模型箱两个相对侧壁的聚丙烯管，在聚丙烯管圆周外安装沿着聚丙烯管长度方向的纵向盲管和围绕聚丙烯管圆周的环向盲管，环向盲管与纵向盲管连通，纵向盲管与聚丙烯管内连通；

3)，在模型箱内布置模拟裂隙的土工布，在待测点上布置孔隙水压力计并进行编号；

4)，将水泥砂浆浇筑到模型箱内，将模型箱上端用顶盖封闭。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤1)的具体过程为：

a，制作试样，选取32.5矿渣硅酸盐水泥、粒径为0～3mm的中砂，150g和300g规格的土工布，按照水泥和砂比例为1：1比例搅拌成水泥砂浆，将水泥砂浆分别与150g、300g规格的土工布制作成带裂隙的砂浆试件；

b，使用水钻法用岩石取芯机在制作好的砂浆试件上取样，取样为圆柱状，且使制作的裂隙面过试样圆柱圆心；

c，用双端面磨平机对试样进行打磨，然后用磨刀石对试样进行手工磨平，确保岩样两端面光滑平整；

d，采用岩石渗透分析仪对试样的渗透系数进行测定，选取渗透系数更稳定的150g规格的土工布和水泥砂浆制作围岩和模拟裂隙。