[发明专利]一种隧道围岩垮塌灾害模拟试验装置及方法

说明书

本发明涉及一种隧道围岩垮塌灾害模拟试验装置及方法，包括：支架：支架设有加载件，用于对其内部的围岩试样施加围压荷载；升降板：与升降驱动件连接，升降驱动件固定在支架上，升降驱动件能够带动升降板在围岩试样内预留的升降缝内做升降运动，从而改变升降板与围沿试样隧洞中的预制块的接触面积，模拟隧道开挖过程；供水机构：包括水箱，水箱能够与支架内部围岩试样贴合设置并且与支架锁紧固定，水箱设有与隧洞相匹配的出水口，水箱能够通过泵体与外部水源连接，采用本发明的试验装置能够模拟水岩耦合作用下垮塌灾害模拟。

技术领域

本发明涉及岩土工程试验设备技术领域，具体涉及一种隧道围岩垮塌灾害模拟试验装置及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

隧道施工过程中经常遭遇断层、节理等非连续地质体，极易诱发隧道围岩垮塌灾害。特别是在地下水作用下，岩体结构面强度弱化，进一步加剧了隧道围岩垮塌灾害。隧道围岩垮塌灾害具有高突发性、强致灾性，轻则造成设备砸毁，造成经济损失，重则造成施工人员死亡，造成恶劣社会影响。因此，亟待开展水岩耦合作用下的隧道围岩垮塌灾害演化机理研究，为灾害防控提供理论依据。发明人发现，现阶段，针对水岩耦合作用下的隧道围岩垮塌灾害模拟多采用数值模拟，现有试验装置难以实现水岩耦合作用下的隧道围岩垮塌灾害全过程模拟，难以有效揭示水岩耦合作用下的隧道围岩垮塌灾变机理。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种隧道围岩垮塌灾害模拟试验装置，可有效模拟水岩耦合作用下的隧道围岩垮塌灾害、监测隧道围岩垮塌灾害前兆响应信息、揭示隧道围岩垮塌灾害前兆响应规律。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供了一种隧道围岩垮塌灾害模拟试验装置，包括：

支架：支架设有加载件，用于对其内部的围岩试样施加围压荷载；

升降板：与升降驱动件连接，升降驱动件固定在支架上，升降驱动件能够带动升降板在围岩试样内预留的升降缝内做升降运动，从而改变升降板与围沿试样隧洞中的预制块的接触面积，模拟隧道开挖过程。

供水机构：包括水箱，水箱能够与支架内部围岩试样贴合设置并且与支架锁紧固定，水箱设有与隧洞相匹配的出水口，水箱能够通过泵体与外部水源连接。

可选的，还包括用于埋设在预制块内部的位移变形检测元件和压力检测元件。

可选的，还包括用于设置在预制块外部、围岩试样的隧洞内部的变形检测元件和温度检测元件。

可选的，所述支架采用门型结构，支架的顶部安装有多个加载件，多个加载件的加载部与加载板连接，支架的侧部安装有多个加载件，多个加载件的加载部与加载板连接。

可选的，所述泵体与水箱之间的管路安装有稳压器。

可选的，所述水箱用于与围岩试样接触的箱壁外侧面设置有密封垫。

第二方面，本发明的实施例提供了一种隧道围岩垮塌灾害模拟试验装置的工作方法，所述升降板为一整块板，包括以下步骤：

在支架内浇注的围岩试样的隧洞内放入预制块，升降驱动件带动升降板在围岩试样预留的升降缝内运动，使得预制块的一侧端面完全与升降板接触。

加载件工作，对围岩试样施加围压荷载；泵体工作，外部水源的水通过出水口对预制块施加水压荷载。

升降驱动件带动升降板分步下降，直至在水压荷载的作用下预制块出现垮塌现象。

第三方面，本发明的实施例提供了一种隧道围岩垮塌灾害模拟试验装置的工作方法，所述升降板由沿隧洞横向排布的第一升降板部和第二升降板部拼接构成，第一升降板部和第二升降板部均连接升降驱动件，包括以下步骤：