[发明专利]一种隧道盾构开挖高精度渗流示踪模拟试验装置

权利要求书

1.一种隧道盾构开挖高精度渗流示踪模拟试验装置，其特征在于，该模拟试验装置包括：

立方体试验箱：其中一个侧壁为透明壁，所述立方体试验箱内设有水平隔板和竖直隔板，所述水平隔板和竖直隔板将立方体试验箱的内部空间分隔成下部的内水箱、上部的动力室及模拟室，所述模拟室中放置土样；

半圆柱形盾构模型：固定设置在模拟室中且埋于土样中，其半圆形底面及矩形侧面分别与竖直隔板和透明壁固定连接，所述半圆柱形盾构模型与动力单元连接；

动力单元：设置在动力室中，且和半圆柱形盾构模型固定连接；

水循环单元：包括通过排水管依次循连接的内水箱、抽水机、外水箱、喷头及模拟室，所述模拟室的侧壁设有多个排水口，排水口通过排水管汇总后连接内水箱；

渗流示踪单元：包括依次连接的颜料箱、总管及多根分管，每根分管的一端与总管连通，另一端插设在土样中；

数据采集单元：包括埋设在土样中的土压力盒、孔隙水压力计以及设置在立方体试验箱外部正对透明壁的图像拍摄部件。

2.根据权利要求1所述的一种隧道盾构开挖高精度渗流示踪模拟试验装置，其特征在于，所述的半圆柱形盾构模型呈半圆柱形，包括一个截面为半圆形的圆弧形盾壳、设置在圆弧形盾壳一端的刚性支护板、设置在圆弧形盾壳中部与刚性支护板平行的支护隔板以及位移传感器和力传感器，所述圆弧形盾壳的另一端与竖直隔板固定连接，所述圆弧形盾壳的一侧与透明壁通过螺丝固定连接，所述刚性支护板和支护隔板的侧面分别与圆弧形盾壳内壁及透明壁紧贴，所述位移传感器的一端与刚性支护板连接，另一端穿过支护隔板和竖直隔板与动力单元连接，所述力传感器的一端与刚性支护板连接，力传感器的另一端连接动力丝杆，所述动力丝杆穿过支护隔板和竖直隔板与动力单元连接。

3.根据权利要求2所述的一种隧道盾构开挖高精度渗流示踪模拟试验装置，其特征在于，所述的刚性支护板包括依次叠加的多孔透水板、透水石层以及防水面板，所述防水面板的外侧为土样，所述多孔透水板、透水石层以及防水面板与圆弧形盾壳和竖直隔板的接触面上均设有防水橡胶条。

4.根据权利要求2所述的一种隧道盾构开挖高精度渗流示踪模拟试验装置，其特征在于，所述的圆弧形盾壳的一侧与透明壁通过螺丝固定连接，并在圆弧形盾壳和透明壁之间的缝隙处设置防水胶。

5.根据权利要求2所述的一种隧道盾构开挖高精度渗流示踪模拟试验装置，其特征在于，所述的竖直隔板上设有出水口，所述出水口的一端与圆弧形盾壳内部的底面连通，出水口的另一端通过细管与所述内水箱连通。

6.根据权利要求2所述的一种隧道盾构开挖高精度渗流示踪模拟试验装置，其特征在于，所述的动力单元包括电机和变速器，所述变速器与位移传感器的一端连接，所述变速器通过动力丝杆与力传感器的一端连接。

7.根据权利要求1所述的一种隧道盾构开挖高精度渗流示踪模拟试验装置，其特征在于，所述的喷头为花洒。

8.根据权利要求1所述的一种隧道盾构开挖高精度渗流示踪模拟试验装置，其特征在于，所述的模拟室的侧壁设有至少三个排水口，每个排水口中设有透水石和独立阀门控制水位，位于最下方的已打开阀门的所述排水口与土样的上平面齐平。

9.根据权利要求1所述的一种隧道盾构开挖高精度渗流示踪模拟试验装置，其特征在于，每根所述的分管中设有流速控制器，所述分管沿透明壁长度方向的竖直线式布局。

10.根据权利要求1所述的一种隧道盾构开挖高精度渗流示踪模拟试验装置，其特征在于，所述图像拍摄部件为高速图像采集仪。