[发明专利]岩溶隧道涌水试验装置及方法

权利要求书

1.一种岩溶隧道涌水试验装置，其特征在于，包括：

岩土涌水模拟装置，包括第一箱体、透水隔板和填充件；所述透水隔板设置在所述第一箱体内，将所述第一箱体的箱内空间分隔为岩土模拟腔和供水腔；所述填充件设置在所述岩土模拟腔内，用于模拟包含有岩溶通道或溶洞的围岩；

隧道模拟装置，设置在所述岩土模拟腔内，包括管体以及设置在管体一端的活动挡板；所述管体用于模拟隧道结构，所述活动挡板用于模拟掌子面；所述填充件包围所述隧道模拟装置；

施工模拟装置，与所述活动挡板连接，用于推动所述活动挡板在所述岩土模拟腔内移动；

加压装置，设置在所述岩土模拟腔的上方，用于向所述填充件施加压力；

测试系统，包括相对设置在所述第一箱体的两侧的X射线发射装置和工业相机，用于扫描和抓拍所述填充件的三维破坏模式。

2.根据权利要求1所述的岩溶隧道涌水试验装置，其特征在于，所述活动挡板上开设有透水孔；所述岩土涌水模拟装置还包括供水系统，所述供水系统与所述供水腔连通，用于向所述供水腔内供水，以在所述第一箱体内形成稳定渗流。

3.根据权利要求2所述的岩溶隧道涌水试验装置，其特征在于，所述供水系统包括集水箱、集水管、供水管和水泵，所述第一箱体上设置有与所述供水腔连通的进水孔以及与所述管体连通的出水孔，所述集水管连通所述出水孔和所述集水箱，所述供水管连通所述集水箱和所述进水孔，所述供水管上还设置有水泵。

4.根据权利要求2所述的岩溶隧道涌水试验装置，其特征在于，所述活动挡板上还开设有测压孔，所述测压孔连接有测压管，所述测压管通过所述管体穿出至所述第一箱体外，所述测压管与设置在所述第一箱体外的数据采集仪连接。

5.根据权利要求1所述的岩溶隧道涌水试验装置，其特征在于，所述填充件内还均匀分布有多个土压力盒，所述土压力盒与设置在所述第一箱体外的数据采集仪连接。

6.根据权利要求1所述的岩溶隧道涌水试验装置，其特征在于，所述施工模拟装置包括传动杆、低速电机和应变式压力传感器；所述传动杆的一端与位于所述第一箱体外的低速电机连接，所述传动杆的另一端伸入所述管体内，并通过应变式压力传感器连接所述活动挡板；所述应变式压力传感器与设置在所述第一箱体外的数据采集仪连接。

7.根据权利要求6所述的岩溶隧道涌水试验装置，其特征在于，所述施工模拟装置还包括钢支护结构，所述钢支护结构连接所述第一箱体和所述低速电机。

8.根据权利要求1所述的岩溶隧道涌水试验装置，其特征在于，所述填充件包括由石膏和泥土相混合的混合物，所述混合物填充在所述岩土模拟腔内；所述填充件还包括注入所述混合物内用于与所述石膏发生化学反应的盐酸试剂。

9.一种利用如权利要求1所述的试验装置进行岩溶隧道涌水试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用所述岩土涌水模拟装置的透水隔板，将岩土涌水模拟装置的第一箱体的箱内空间分隔为岩土模拟腔和供水腔，将用于模拟包含有岩溶通道或溶洞的围岩的填充件设置在所述岩土模拟腔内；

将所述隧道模拟装置设置在所述岩土模拟腔内，利用隧道模拟装置的管体模拟隧道结构，利用隧道模拟装置的活动挡板模拟掌子面；

将所述施工模拟装置与所述活动挡板连接，利用施工模拟装置推动所述活动挡板在所述岩土模拟腔内移动，模拟隧道开挖施工过程中掌子面的推进；

将所述加压装置设置在所述岩土模拟腔的上方，向所述填充件施加压力，以模拟地应力；

将所述测试系统的X射线发射装置和工业相机相对设置在所述第一箱体的两侧，用于扫描和抓拍所述填充件的三维破坏模式。

10.根据权利要求9所述的岩溶隧道涌水试验方法，其特征在于，所述将用于模拟包含有岩溶通道或溶洞的围岩的填充件设置在所述岩土模拟腔内的步骤包括：

将由石膏和泥土相混合的混合物填充在所述岩土模拟腔内；

将盐酸试剂注入所述混合物内，使所述石膏与盐酸试剂发生化学反应而在其内部产生裂隙，以模拟出岩溶通道或溶洞。