[发明专利]用于地质力学模型试验预留洞室的模型体制作装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于地质力学模型试验预留洞室的模型体制作装置及方法，包括底座、十字内撑和至少一段圆柱形侧板；每段圆柱形侧板包括四个平行边弧形柱侧板和四个直角扇形柱侧板，且平行边弧形柱侧板和直角扇形柱侧板交替拼接在一起组成所述的圆柱形侧板；圆柱形侧板底部固定在底座上，圆柱形侧板内部插装所述的十字内撑。通过改变侧板的大小和形状可以实现任意尺寸、任意洞型的模型体的制作。本发明解决了地质力学模型试验中预留洞室制作困难、不同形式的洞型难以预制的问题，同时该发明构造简单、拆卸方便、实用可靠和价格低廉的优点，安装和拆卸等操作方法也易于掌握，具有非常广阔的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及一种地下工程试验装置，具体地说，是一种模型试验中制作预留洞室模型体的装置及操作方法。

背景技术

物理模型试验是地下工程研究的一种重要研究手段，尤其是对地质环境复杂、施工难度大的重大工程，模型试验能先于设计与施工提供试验数据的优越性将更加凸显。

地质力学模型试验大多针对模型体分层、整体填筑，按照先“先加载、后开挖”的原则进行。而在深部洞室分区破裂、岩盐储气库等模型试验研究中，常常需要在填筑相似材料的同时预先留出洞室，后续对预留洞室的模型体进行研究。而目前对于不同洞型、不同尺寸的预留洞室的模型体研究较少，主要是因为模型试验中预留洞室的洞型和尺寸不易控制，导致制作的预留洞室的模型体与实际工程相差较大，相似性较差。

目前，国内外关于地质力学模型试验断层体制作的试验装置和操作方法的研究现状如下：

申请号201110337973.0的发明专利公开了一种用于真三维模型试验的立体洞腔成型方法及装置，该装置可实现符合实际工程的立体洞腔三维地质力学模型的制作，但是该装置操作过程比较复杂，只适用于洞腔一次成型，且成型后还要用相似材料封闭预留孔，难免造成局部洞型不规则。

申请号201110287254.2的发明专利公开了一种地质力学模型试验隐埋洞室的定位与成型方法，该装置可实现不同形态、不同直径的隐埋洞室的空间精确定位，但是该方法在模型材料整体压实完成后一次性拔模成腔取出木制模具，对隐埋洞室的扰动将很难避免。

申请号201110067678.8的发明专利公开了一种地下工程模型试验内埋洞室的成腔装置，但是该装置需要销杆和环箍进行固定和拆卸，操作较为复杂，且对于预留圆形洞室的模型试验岩体的制作应用性较差。

申请号201910936500.9的发明专利公开了一种混凝土竖井井筒模型制作装置，该装置通过约束内桶体和外桶体的位置实现混凝土浇筑的一次成型，无法实现在模型体的制作过程中对相似材料分层压实的效果。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有装置和技术的不足，提供一种简单的、造价低廉的预留洞室的模型体的制作装置和操作方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

第一方面，本发明提供了一种用于地质力学模型试验预留洞室的模型体制作装置，包括底座、十字内撑和多段圆柱形侧板；每段圆柱形侧板包括四个平行边弧形柱侧板和四个直角扇形柱侧板，四个平行边弧形柱侧板和四个直角扇形柱侧板的高度相等，平行边弧形柱侧板和直角扇形柱侧板交替拼接在一起组成所述的圆柱形侧板；相邻的圆柱形侧板之间插装在一起，最底层的圆柱形侧板底部插装在底座上，圆柱形侧板内部插装所述的十字内撑。

第二方面，本发明还提出了一种利用上面所述的用于地质力学模型试验预留洞室的模型体制作装置进行预留洞室的模型体制作方法，步骤如下：

1)固定底座位置，再插接第一段平行边弧形柱侧板和直角扇形柱侧板并安装第一段十字内撑；

2)根据第一段平行边弧形柱侧板和直角扇形柱侧板的高度，按照确定的材料配比计算、称重、搅拌均匀相似材料；