[发明专利]一种隧道水压力分布规律模型试验装置

说明书

本发明公开了一种隧道水压力分布规律模型试验装置，提供了一种能够研究不同地下水流动状态下，隧道衬砌承受孔隙水压力分布规律的模型实验装置。该装置包括试验箱、供水系统和排水系统。试验箱包括箱体、隧道衬砌和进出水口；供水系统包括集水箱、变频水泵和分水器。排水系统包括排水盲管和排水边沟。进出水口设置在隧道两侧，进水口之间等间距布置，进水口外侧与水阀焊接，通过水阀控制进水口流量。隧道衬砌用以模拟实际的隧道衬砌。集水箱负责回收隧道排水系统排出的地下水，同时为试验箱提供水源。变频水泵放置在集水箱内，将地下水泵送至分水器处，再由分水器分别将地下水泵送至试验箱进出水口。

技术领域

本装置适用于验证隧道隧道衬砌水压力试验装置，属于隧道工程领域。

背景技术

隧道防排水系统分为三种模式，全防水模式、全排水模式和堵水限排模式。隧道防排水系统设计时需要综合考量衬砌可能承受的地下水压力和环境保护等多种因素。当对衬砌水压力计算过大时设计会过于保守，造成建造过程中材料的浪费。当对水压力计算不足时则会产生重大的安全隐患。然而实际工程中对衬砌背后水压力的测量结果显示，水压力的分布规律并不符合其理论值。给隧道防排水系统的设计造成了很大的困难。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种能够研究不同地下水流动状态下，隧道衬砌承受孔隙水压力分布规律的模型实验装置。

为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：

一种隧道水压力分布规律模型试验装置，包括试验箱、供水系统和排水系统。

试验箱包括箱体1、隧道衬砌2和进出水口3；箱体1由不锈钢钢板焊接而成，箱体1的底部中央焊接有半圆形钢板，半圆形钢板用以模拟真实的隧道衬砌2。箱体1的四周预留有进出水口3，通过调整不同的进出水口的进出水状态来改变箱体1内的水流方向，从而模拟不同的地下水流动状态。隧道衬砌2上预留有泄水孔4，排水系统通过泄水孔4将地下水排出隧道。

供水系统包括集水箱5、变频水泵6和分水器7，集水箱5由不锈钢钢板焊接而成，集水箱5用以回收排水系统排出的地下水。变频水泵6将地下水泵送进分水器7中，并为地下水提供一定的水头。分水器7与进出水口3中负责进水的接口连接，为试验箱提供水源。

排水系统包括排水盲管8和排水边沟9。排水盲管8与泄水孔4连接，排水盲管8将地下水排至排水边沟9中。排水边沟9用以将地下水导入集水箱5。

附图说明

图1为本试验装置整体装配图；

图2为试验箱正示意图；

图3为集水箱示意图；

图中：1-试验箱箱体，2-隧道衬砌，3-进出水口，4-泄水孔，5-集水箱，6-变频水泵，7-分水器，8-排水盲管，9-排水边沟。

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。

试验箱箱体1由八块钢板焊接而成，前后两侧钢板裁出隧道上半圆弧，并与隧道衬砌2进行焊接。试验箱底部设置钢架支撑，使试验箱高度高于集水箱5。

进出水口3设置在隧道两侧，进水口之间等间距布置，进水口外侧与水阀焊接，通过水阀控制进水口流量。

隧道衬砌2用以模拟实际的隧道衬砌，分别在隧道衬砌2的五个截面上设置泄水孔4。每个截面在30°、60°、90°、120°和150°位置设置泄水孔4。泄水孔4外连接球阀，控制排水节点。

集水箱5负责回收隧道排水系统排出的地下水，同时为试验箱提供水源。变频水泵6放置在集水箱5内，将地下水泵送至分水器7处，再由分水器7分别将地下水泵送至试验箱进出水口3。