[实用新型]穿越含沼气地层的地铁联络通道冻结法施工界面模拟试验系统

说明书

穿越含沼气地层的地铁联络通道冻结法施工界面模拟试验系统，其特征在于，包括测温系统(1)、冻融模型箱(2)、制冷系统(3)、土体(4)、沼气模拟系统(5)、隧道模型管(6)；沼气模拟系统(5)距离隧道模型管(6)轴线的距离，冻融模型箱(2)间隔分为为A、B、C三个腔室，形成试验对照组。制冷系统(3)提供冷源，冻结隧道模型管(6)周围土体；沼气模拟系统(5)用以模拟含沼气地质土体。该系统能够模拟出与实际相符的以团状形式储存的含沼气不良地质土体。能够承担含沼气的不良地质对于地铁联络通道冻结法施工的影响试验研究，为今后相关工程提供依据，降低施工风险。本申请装置具有操作简单，造价低的优点。

技术领域

本实用新型属于地铁隧道领域，涉及穿越含沼气地层的地铁联络通道冻结法施工界面模拟试验系统，适用于地铁联络通道冻结法施工界面效应研究。

背景技术

近些年来，随着城市化不断推进，地铁隧道的建设尤为迅速。其中联络通道作为联通、排水及防火作用的通道，在建设中也显现出其特有地位。通常联络通道在开挖前，需要进行地层加固，常见加固方式有地面加固法、隧道内注浆加固法和冻结加固法。冻结加固法作为一种常见方式，已大范围的展开了应用。

冻结法是通过人工制冷技术，将地层中的水冻结成冰，把天然岩土变成人工冻土，形成冻土帷幕，隔绝地下水，提高土体强度及稳定性的地层加固方法。冻土在相邻两隧道间形成筒状的封闭帷幕(冻土帷幕)，帷幕边界与周围环境存在诸多交界面，在界面处冻土与外界发生热交换，造成冷量损失，引起温度场变化，严重时将导致边界冻土融化，使帷幕内外水系贯通，隔水性失效，在联络通道开挖时将引起渗水、涌砂等现象。长期的冷量损失会导致冻结缘持续后移，影响帷幕整体稳定性，严重者将引起联络通道孔壁坍塌，若水土涌入隧道内部，形成大量流失，将引发地层沉陷。由此可以看出，界面效应在冻结法施工当中是一个重要的影响因素。

此外，城市地铁面临的地质环境通常复杂多变，无法全方位进行地质勘察。在施工时不可避免的会遇到各类的不良地质，尤其当遇到含以甲烷为主要成分的沼气地层时，施工的危险性会大大增加。然而，目前对于含沼气地层对冻结法施工影响的研究较少，且现有模型试验设备无法支持模拟实验的开展，阻碍研究进展。因此，为了克服现有冻结法模型试验设备的不足，探究沼气—冻土界面对于地铁联络通道冻结法施工的影响，急需相关用于指导沼气地层冻结法施工的模拟实验系统。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有试验设备无法对探究沼气—冻土界面对于地铁联络通道冻结法施工的影响进行探究的不足，提供了穿越含沼气地层的地铁联络通道冻结法施工界面模拟试验系统，探究沼气—冻土界面对于地铁联络通道冻结法施工的影响，还可以同时模拟探究地铁联络通道上穿或下穿含沼气不良地层以及不同埋深的含沼气地层对于冻结法施工的影响效果，且操作简单，造价低。

技术方案

穿越含沼气地层的地铁联络通道冻结法施工界面模拟试验系统，其特征在于，包括测温系统1、冻融模型箱2、制冷系统3、土体4、沼气模拟系统5、隧道模型管6；所述冻融模型箱2包括两个钢夹板201、模型箱盖7。所述两个钢夹板201间隔安装于冻融模型箱2内，将冻融模型箱2分隔为A、B、C三个腔室；所述B、C两个腔室上方盖有模型箱盖7。所述A腔室中未安装沼气模拟系统5，而B、C腔室中安装有沼气模拟系统5，且B、C腔室中沼气模拟系统5的沼气释放点距离隧道模型管6轴线距离不同，A、B、C三个腔室形成试验对照组。沼气模拟系统5布置在B、C两个腔室内，提供冻结过程中的沼气试验环境。