本發(fā)明涉及一種適用于驗證隧道單層襯砌排水效果的試驗裝置，屬于地下工程試驗領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

單層襯砌是上世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種隧道支護體系。隨著噴射混凝土質(zhì)量性能與施工工藝的提高，其技術(shù)得以迅速發(fā)展。目前單層襯砌主要采用噴錨支護，在特殊情況下可以采用模筑混凝土。與新奧法不同的是，單層襯砌并沒有模筑二次襯砌，而是根據(jù)圍巖等級決定噴射一層或者多層。單層襯砌可以通過提高自身的抗?jié)B性來達到防水目的，若隧道所處地區(qū)滲水量較大，可以設(shè)置排水管網(wǎng)，并采用分層噴射混凝土來達到防排水目標(biāo)，一般內(nèi)側(cè)的混凝土抗?jié)B性比靠近圍巖側(cè)的更高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于通過試驗裝置模擬隧道單層襯砌防排水結(jié)構(gòu)，可以對不同水壓力條件下的單層襯砌防排水系統(tǒng)的實際效果進行試驗驗證，相比現(xiàn)場試驗節(jié)約成本，同時提高試驗人員的安全保障，也可以根據(jù)試驗結(jié)果判斷是否需要進一步做現(xiàn)場試驗。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為模擬隧道單層襯砌整體防排水系統(tǒng)性能的模型試驗裝置，本試驗裝置包括外部箱體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩部分。

外部箱體分為鋼制試驗箱1和進水口2，鋼制試驗箱1為方形箱，進水口2設(shè)置在鋼制試驗箱1的外表面，進水口2外接加壓水泵。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)分層填充在鋼制試驗箱1內(nèi)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括填土層3、初噴混凝土層4、排水管網(wǎng)5、復(fù)噴混凝土層6和出水口7；初噴混凝土層4、排水管網(wǎng)5、復(fù)噴混凝土層6為隧道結(jié)構(gòu)，排水管網(wǎng)5設(shè)置在初噴混凝土層4內(nèi)部；填土層3鋪在初噴混凝土層4上。

出水口7設(shè)置在鋼制試驗箱1的側(cè)部且與排水管網(wǎng)5的端面連接。

排水管網(wǎng)5為弧形。排水管網(wǎng)5由多種管壁開孔的管道制作而成，設(shè)置位置在初噴混凝土層4內(nèi)部。

填土層3根據(jù)試驗對象采用等比例的土質(zhì)混合物進行配比。初噴混凝土層4采用噴射混凝土模擬隧道初期支護結(jié)構(gòu)，噴射混凝土的材料性能通過參數(shù)控制的方法現(xiàn)澆，使其與實際的噴射混凝土物理力學(xué)性質(zhì)等效相同，厚度為5～7cm。復(fù)噴混凝土層6與初噴混凝土層4工法等效相同，厚度為7～10cm，但抗?jié)B性比初噴混凝土層4強，通過對復(fù)噴混凝土層6表面刷滲透結(jié)晶材料實現(xiàn)。

排水工作機理：水通過進水口2進入填土層3，再滲透通過初噴混凝土層4，通過排水管網(wǎng)5上的孔進入，排水管網(wǎng)5的管道與出水口7相連，水排出。

本試驗裝置優(yōu)點是：

1、可以模擬隧道單層襯砌結(jié)構(gòu)，可以檢驗單層襯砌隧道的力學(xué)性能；

2、排水管網(wǎng)呈弧形，與平面形式排水管網(wǎng)相比更接近隧道實際情況，便于檢驗排水管網(wǎng)在實際使用中的效果；

3、可以模擬不同水壓力條件下的單層襯砌排水系統(tǒng)防排水試驗；

4、本裝置相比現(xiàn)場試驗節(jié)約成本，參與試驗的人員人身安全可以得到保障。

附圖說明

圖1為本試驗裝置三維效果剖視圖。

圖2為本試驗裝置剖視圖。

圖中：1-鋼制試驗箱，2-進水口，3-填土層，4-初噴混凝土層，5-排水管網(wǎng)，6-復(fù)噴混凝土層，7-出水口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本試驗裝置的安裝步驟進行進一步描述。

步驟1、將鋼制試驗箱1固定在試驗場地；

步驟2、將事先預(yù)制好的復(fù)噴混凝土層6固定在鋼制試驗箱1內(nèi)，在其表面刷滲透結(jié)晶材料，并對邊緣處作防水處理；

步驟3、對排水管網(wǎng)(5)外部裹上過濾層并安裝、接入出水口7；

步驟4、采用噴射混凝土制作初噴混凝土層4，并養(yǎng)護一段時間；

步驟5、根據(jù)試驗圍巖條件施做填土層3；

步驟6、安裝帶進水口2的蓋板，進水口外接加壓水泵。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了模擬隧道單層襯砌整體防排水系統(tǒng)性能的模型試驗裝置，屬于地下工程試驗領(lǐng)域。通過試驗裝置模擬隧道單層襯砌防排水結(jié)構(gòu)，對不同水壓力條件下的單層襯砌防排水系統(tǒng)的實際效果進行試驗驗證，相比現(xiàn)場試驗節(jié)約成本，同時提高試驗人員的安全保障，也可以根據(jù)試驗結(jié)果判斷是否需要進一步做現(xiàn)場試驗。本試驗裝置包括外部箱體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩部分。模擬隧道單層襯砌結(jié)構(gòu)，可以檢驗單層襯砌隧道的力學(xué)性能；排水管網(wǎng)呈弧形，與平面形式排水管網(wǎng)相比更接近隧道實際情況，便于檢驗排水管網(wǎng)在實際使用中的效果；模擬不同水壓力條件下的單層襯砌排水系統(tǒng)防排水試驗；本裝置相比現(xiàn)場試驗節(jié)約成本，參與試驗的人員人身安全可以得到保障。

技術(shù)研發(fā)人員：李鵬飛;劉宏川;王秋生;魏盼
受保護的技術(shù)使用者：北京工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.09
技術(shù)公布日：2017.08.11