[实用新型]一种深部巷道和隧道突水突泥三维物理模拟试验系统有效

专利信息
申请号: 202020580646.2 申请日: 2020-04-18
公开(公告)号: CN212228934U 公开(公告)日: 2020-12-25
发明(设计)人: 郭延辉;敖福星;刘艳慧;饶碧玉;何进;孔志军 申请(专利权)人: 云南农业大学
主分类号: G01N33/24 分类号: G01N33/24
代理公司: 北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙) 11350 代理人: 汤东凤
地址: 650000*** 国省代码: 云南;53
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摘要:
搜索关键词: 一种 巷道 隧道 突水突泥 三维 物理 模拟 试验 系统
【说明书】:

本实用新型公开了一种深部巷道和隧道突水突泥三维物理模拟试验系统,包括试验台架、地应力加载系统、水压力加载系统、数据采集系统和泥水突出物回收系统;试验台架中设有用于填充围岩介质和断层等介质的试验箱体,地应力加载系统位于试验箱体顶部,由恒温恒压水箱和高压氮气瓶等组成的水压力加载系统出水端设置于断层等突水构造的砾石滤层中,数据采集系统由设置于围岩或断层介质内部的若干传感器以及试验台架外部数据采集仪组成,泥水突出物回收系统通过导流管与巷道或隧道排水口连接。

技术领域

本实用新型属于地下工程地质灾害模型试验领域,具体涉及一种深部巷道和隧道突水突泥三维物理模拟试验系统,能够模拟不同形状和断面尺寸、不同蓄水构造、不同温度水压力、不同埋深情况下的巷道和隧道突水突泥的试验系统,属于岩土工程领域。

背景技术

随着我国国民经济建设的快速发展,诸如地下矿山开采、交通建设、水电开发等一系列国家战略性工程的建设不断向深部开发。在此大背景下,深部巷道和隧道工程的地质条件也越来越复杂,深部巷道和隧道突水突泥灾害日益严重。巷道和隧道突水突泥灾害,轻者会造成机械损坏,重者则会造成重大人员伤亡。巷道和隧道等地下工程突水突泥灾害严重,很大程度上是由于对巷道和隧道等地下工程突水突泥的灾变机制研究不尚清楚,这与相关突水突泥试验系统和设备研发滞后有关。室内物理模拟试验是研究地下工程突水突泥最好的研究方法之一,然而,目前针对地下工程突水突泥试验系统研发相对滞后,已不能满足实际需求。由于巷道和隧道突水突泥灾变过程中涉及的应力、渗流、损伤耦合等复杂科学问题,因此,目前的试验装置真正实现三维流固耦合问题的相对较少。针对深部巷道和隧道突水突泥流固耦合试验的实际需求,如果能研发一种模拟深部地应力、恒温恒水压力和开挖环境下的巷道和隧道突水突泥三维流固耦合物理模拟试验系统,则能够较好的揭示巷道和隧道突水突泥灾害的孕育演化与触发机理,有助于提出隧道突水突泥的变演化过程和超前预警方法,对于减少或避免隧道突水突泥灾害具有重要的意义。

发明内容

发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本实用新型提供一种深部巷道和隧道突水突泥三维物理模拟试验系统,可以模拟不同隧道断面形状和尺寸、不同隧道埋深、不同断层等蓄水构造和充填介质、以及不同突水压力和水温等复杂因素影响下的巷道和隧道突水突泥的灾变过程。

技术方案:为实现上述目的,本实用新型的技术方案如下:

一种深部巷道和隧道突水突泥三维物理模拟试验系统,其特征是,包括试验台架、地应力加载系统、水压力加载系统、数据采集系统和泥水突出物回收系统;试验台架中设有用于填充围岩介质和断层等介质的试验箱体,地应力加载系统位于试验箱体顶部,水压力加载系统出水端设置于断层等突水构造的砾石滤层中,数据采集系统包括设置于围岩介质和断层介质内部的若干传感器,传感器与试验台架外部数据采集仪相连,泥水突出物回收系统通过导流管与巷道或隧道排水口连接。

进一步的,所述试验台架包括约束反力板、侧面钢架、均布盖板、试验箱体、透明有机玻璃面板、钢板框架、加劲肋板、工字钢;所述约束反力板与侧面钢架采用螺栓连接,所述侧面钢架焊接在试验箱体上,所述钢板框架(第一层)上设置了一圈法兰盘和一圈防水槽,所述透明有机玻璃面板(第二层)中部设有三个正方形预留口,所述透明有机玻璃面板周围设有一圈法兰盘,所述试验箱体前后面为三块可拆卸的长方形加劲肋板(第三层),所述加劲肋板两短边各设有三个法兰盘,与第二层透明有机玻璃面板和第一层钢板框架采用螺栓连接,所述试验箱体内部为围岩介质和断层等蓄水构造介质,所述试验箱体焊接在三条工字钢上。

进一步的,所述地应力加载系统包括液压油泵、油泵压力表、输油管道、液压缸;所述油泵压力表安装在液压油泵上,所述输油管道连接液压油泵和液压缸,所述液压缸通过螺栓连接在约束反力板上,柱塞前端作用在均布盖板上。

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