[发明专利]一种裂损隧道衬砌结构渗水特性的实验试件制备方法

说明书

本发明属于土木工程领域，涉及一种裂损隧道衬砌结构渗水特性的实验试件制备方法，包括以下步骤：确定试件尺寸；确定浇筑尺寸，定制浇筑模具；养护试件，钻取实验芯样试件；试件精确打磨至实验尺寸；将芯样试件放入劈裂刀具，劈裂芯样试件，并对劈裂后的芯样试件标号；夹入所需厚度垫片后粘贴劈裂后的芯样试件；借助专业实验装备开展物理力学实验；实验完成后，劈开试件，对其进行三维扫描与数值模拟。本发明削减了混凝土骨料的边界效应，还原了真实条件下的裂缝成因、形态与性质；用衬砌结构渗水量、结构厚度、裂缝状态等相关检测结果，映射衬砌结构壁后水压，从而为结构计算，病害分级与结构整治提供理论支持，具有重要的研究意义与应用价值。

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种裂损隧道衬砌结构渗水特性的实验试件制备方法。

背景技术

隧道修建在地下岩土介质中，属于半隐蔽工程，因地质勘察、设计、施工、养护等各方面因素导致的隧道结构变形、开裂、渗漏水等病害时常发生，运营隧道病害数量逐年增多。从已建成的公路隧道看，衬砌开裂、衬砌渗漏水、腐蚀、掉块等现象最为严重。

众多隧道病害经验表明，衬砌结构破损和渗漏水是影响隧道安全的主要因素。针对衬砌结构裂损、渗漏水的研究，既有成果基于单一病害工况，且以定性研究为主。实际工程中，裂缝与渗漏水多同时出现，裂缝的出现是影响隧道内渗漏水的主要原因，渗漏水压又会加重裂缝病害程度，二者具有密切的相互作用。

通过对现有的技术文献检索发现，虽然已有大量关于混凝土试件裂缝制备方法的专利文献，但仍然存在种种问题，有的装备过于简单不能模拟圆柱试件裂缝；有的只运用计算机软件进行模拟，并未与实际实验模型对比，精确度还需检验；有的装置操作过于复杂，不利于实际实验操作。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种裂损隧道衬砌结构渗水特性的实验试件制备方法，为建立裂缝条件、渗水状态、围岩与地下水环境三者的表达关系，用衬砌结构渗水量、结构厚度、裂缝状态等相关检测结果，映射衬砌结构壁后水压，从而为结构计算，病害分级与结构整治提供理论支持。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种裂损隧道衬砌结构渗水特性的实验试件制备方法，包括以下步骤：确定试件尺寸，试件呈“圆柱”形，直径为d，最大试件高度为h；确定浇筑尺寸，定制浇筑模具；养护试件，从试件上钻取实验所需的芯样试件，钻芯最小边界尺寸为b；将芯样试件放入劈裂刀具，劈裂芯样试件，并对劈裂后的芯样试件标号；将劈裂后的芯样试件放入三维数字采集系统，对其进行三维扫描与数值模拟；粘贴劈裂后的芯样试件，使其成为一个整体。

可选地，“确定浇筑尺寸，定制浇筑模具”的过程中，模具净空尺寸根据试件大小决定，净空高度为H，d+2b≤H≤2d+3b。

可选地，“确定浇筑尺寸，定制浇筑模具”的过程中，模具的净空宽度为V，h+1cm≤V≤h+5cm。

可选地，“确定浇筑尺寸，定制浇筑模具”的过程中，模具的净空长度为L，能够钻取的芯样试件数目为n，nd+(n+1)b≤L≤(n+1)d+(n+2)b，n为正整数。

可选地，2≤n≤5。

可选地，“确定浇筑尺寸，定制浇筑模具”的过程中，模具厚度为8mm～25mm。

可选地，在步骤“粘贴劈裂后的芯样试件，使其成为一个整体”的过程中，通过在芯样试件两侧粘贴部位增设不同厚度的垫片实现不同宽度裂缝试件的制备。

可选地，在步骤“粘贴劈裂后的芯样试件，使其成为一个整体”的过程中，通过改变在芯样试件两侧粘贴部位的垫片数目实现不同宽度裂缝试件的制备。

可选地，还包括以下步骤：胶封芯样试件切面，套热缩管密封。

本发明的有益效果在于：