[发明专利]一种模拟深埋隧道爆破开挖的试验模型及试验方法

权利要求书

1.一种模拟深埋隧道爆破开挖的试验模型，其特征在于：包括采用沙、水泥以及水均匀混合的混合料通过夯筑制成的围岩模拟块（3），在围岩模拟块（3）上贯穿开设有隧道模拟腔（4），在隧道模拟腔（4）中设有用于对隧道模拟腔（4）内壁进行支撑的临时支护囊（5），在临时支护囊（5）上对应隧道模拟腔（4）其中一端的位置设有与临时支护囊（5）内腔连通的端口（2）。

2.根据权利要求1所述的一种模拟深埋隧道爆破开挖的试验模型，其特征在于：所述围岩模拟块（3）为长方体，隧道模拟腔（4）沿围岩模拟块（3）的长度或宽度方向分布。

3.根据权利要求1所述的一种模拟深埋隧道爆破开挖的试验模型，其特征在于：在所述端口（2）设有用于测量临时支护囊（5）内腔中压力的压力表（1）。

4.一种通过权利要求1所述的模拟深埋隧道爆破开挖的试验模型进行模拟深埋隧道爆破开挖的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）、按照8-12:2.5:1的质量比例分别称取沙、水泥以及水，将沙和水泥均匀搅拌后加入水并再次搅拌均匀制得混合料；

2）、将顶部敞口的模具水平放置，在模具中通过分层回填并夯实的方式将步骤1）中制得的混合料制成块坯，将制作完好的块坯连带模具塑封包装，待经26-30天养护期后，脱模取样即制得围岩模拟块（3）；

3）、在步骤2）中的围岩模拟块（3）上贯穿开设隧道模拟腔（4）；

4）、根据步骤3）中所开设的隧道模拟腔（4）的形状和大小预制与隧道模拟腔（4）相匹配的石膏棒体（6），在石膏棒体（6）的外表面反复涂刷多次白乳胶，使石膏棒体（6）外表面形成一层囊状结构，在囊状结构的一端修整出端口（2），敲碎石膏棒体（6）并将石膏棒体（6）碎渣从端口（2）位置排出，即制得临时支护囊（5）；

5）、将步骤4）中制得的临时支护囊（5）匹配置入隧道模拟腔（4）中，将围岩模拟块（3）安装在专用三向加载设备上，通过专用三向加载设备的压头对围岩模拟块（3）的六个面进行均匀的外部加载，同时由端口（2）向临时支护囊（5）内腔中冲入气体或水以通过临时支护囊（5）的膨胀对围岩模拟块（3）进行均匀的内部加载，且内部加载与外部加载保持同步增长，直至到达指定荷载后停止外部加载和内部加载并稳定载荷；

6）、以锥尖刺破临时支护囊（5）快速泄压，实现模拟隧道的爆破开挖，泄压结束后首先将围岩模拟块（3）从专用三向加载设备上取下，然后将临时支护囊（5）从隧道模拟腔（4）中掏出，最后将围岩模拟块（3）破开并记录围岩模拟块（3）的破坏区域和范围。

5.根据权利要求3所述的一种模拟深埋隧道爆破开挖的试验方法，其特征在于：所述步骤4）中制备临时支护囊（5）的方法为：首先将石膏棒体（6）与支撑杆（7）连接，支撑杆（7）的一端与石膏棒体（6）一端的中心位置垂直固定，另一端垂直固定于底面；然后在石膏棒体（6）的外表面以及支撑杆（7）靠近石膏棒体（6）的一端反复涂刷多次白乳胶，在石膏棒体（6）外表面形成临时支护囊（5）主体，在支撑杆（7）靠近石膏棒体（6）的一端形成与临时支护囊（5）主体连接的端口（2）；最后将石膏棒体（6）敲碎并取下支撑杆（7），使石膏棒体（6）碎渣从端口（2）出排出，即制得临时支护囊（5）。