[实用新型]一种模拟隧道穿越富水断层突涌水的试验装置

权利要求书

1.一种模拟隧道穿越富水断层突涌水的试验装置，其特征在于，包括模型试验箱(1)、顶部荷载控制系统、水力加载装置、断层构造、数据采集监测设备、视频录制设备以及突涌水混合物收集装置；

所述模型试验箱(1)的一侧面上设置有隧道断面(4)；

所述断层构造包括设置在模型试验箱(1)内的破碎带和围岩相似材料(29)，围岩相似材料(29)顶部设置有传力板(11)；破碎带包括破碎带相似材料(23)和用于将破碎带相似材料(23)和围岩相似材料(29)隔开的纱网(24)；破碎带呈倾斜设置，沿隧道断面(4)开挖的隧道能穿过破碎带的倾斜面；传力板(11)由多块短钢板通过铰接装置(31)铰接而成；

所述顶部荷载控制系统用于给传力板(11)施加向下的压力载荷；所述水力加载装置用于向破碎带内定量注水；所述数据采集监测设备埋设在破碎带相似材料(23)和围岩相似材料(29)内；所述突涌水混合物收集装置用于收集从隧道断面(4)流出的突涌水混合物；所述视频录制设备用于录制隧道突涌水发生过程。

2.根据权利要求1所述的模拟隧道穿越富水断层突涌水的试验装置，其特征在于，模型试验箱(1)包括钢骨架和固定设置在钢骨架内的箱体(3)，箱体(3)由第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板和底板围成，第一侧板和第三侧板相对设置，第二侧板和第四侧板相对设置，在第一侧板上设置隧道断面(4)，第一侧板为透明钢化玻璃。

3.根据权利要求1所述的模拟隧道穿越富水断层突涌水的试验装置，其特征在于，传力板(11)与围岩相似材料(29)之间布置有橡胶止水薄板(12)。

4.根据权利要求1所述的模拟隧道穿越富水断层突涌水的试验装置，其特征在于，破碎带的顶部与传力板(11)相接，底部与模型试验箱(1)的底部内侧接触，两端分别与模型试验箱(1)上相对的两侧内壁接触，破碎带与隧道断面(4)垂直的纵截面呈平行四边形设置。

5.根据权利要求1所述的模拟隧道穿越富水断层突涌水的试验装置，其特征在于，所述模型试验箱(1)顶部设置有顶部支撑架(32)，顶部支撑架(32)位于传力板(11)的上方；

所述顶部荷载控制系统包括千斤顶(9)和荷载控制系统(10)，千斤顶(9)上部与顶部支撑架(32)固定连接，千斤顶(9)的活塞端面与传力板(11)相对设置；荷载控制系统(10)用于控制千斤顶(9)的加载状态。

6.根据权利要求1所述的模拟隧道穿越富水断层突涌水的试验装置，其特征在于，水力加载装置包括供水箱(13)、供水管(15)、高压水泵(16)、流量计(17)和渗水管(18)；

供水管(15)的进水口与供水箱(13)连接，供水管(15)的出水口与渗水管(18)的进水口连接，渗水管(18)水平布置在破碎带中，渗水管(18)底部均匀布置渗水孔(27)；供水管(15)的管路上设置高压水泵(16)和流量计(17)。

7.根据权利要求1所述的模拟隧道穿越富水断层突涌水的试验装置，其特征在于，数据采集监测设备(19)包括监测元件(28)，监测元件(28)包括应力计、位移计和孔隙水压力计。

8.根据权利要求7所述的模拟隧道穿越富水断层突涌水的试验装置，其特征在于，沿待挖隧道长度方向设置多个测量断面，每个测量断面处，在与待挖隧道横截面同心的不同半径的多个圆周上均设置监测元件(28)，每个圆周上均匀设计多个测量位点，每个测量位点上均设置应力计、位移计和孔隙水压力计，同一圆周上的测量位点到待挖隧道中心的距离相同。

9.根据权利要求1所述的模拟隧道穿越富水断层突涌水的试验装置，其特征在于，视频录制设备包括摄像机(20)，摄像机(20)的镜头对准于隧道断面(4)。

10.根据权利要求1所述的模拟隧道穿越富水断层突涌水的试验装置，其特征在于，突涌水混合物收集装置包括导向槽(21)和废液收集箱(22)，隧道断面(4)与废液收集箱(22)之间通过导向槽(21)连接。