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原文传递应力与渗流耦合作用下的隧道三维模型试验装置及方法

专利名称：	应力与渗流耦合作用下的隧道三维模型试验装置及方法
摘要：	本发明公开了一种应力与渗流耦合作用下的隧道三维模型试验装置，包括模型箱、渗流控制系统、荷载控制系统、数据采集系统，所述模型箱为上端开口的透明箱体，透明箱体内设有模拟隧道的岩土模型；所述数据采集系统包括高清数码摄像仪、高倍数体视显微设备、动态应变数据采集设备和电脑设备，高清数码摄像仪用于获取的试验过程中模型的整体图像信息，高倍数体视显微设备用于获取的试验过程中模型的局部图像信息，动态应变数据采集设备用于获取的孔隙水压力、土压力和变形参数，电脑设备分别与高清数码摄像仪、高倍数体视显微设备、动态应变数据采集设备连接，将各仪器设备采集的数据进行整合分析与处理，得到岩土模型的应力及变形发展规律。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	福建工程学院
发明人：	姚志雄;刘耀星;吴琛
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910399261.8
公开号：	CN110108855A
代理机构：	北京市科名专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	陈朝阳
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	350118 福建省福州市大学新区学园路3号
主权项：	1.一种应力与渗流耦合作用下的隧道三维模型试验装置，其特征在于，包括模型箱、渗流控制系统、荷载控制系统、数据采集系统，所述模型箱为上端开口的透明箱体，透明箱体内设有模拟隧道的岩土模型，透明箱体下端设有滴水孔；所述渗流控制系统包括铺设在岩土模型上表面的渗水管道，以及向渗水管道送水的供水装置，渗水管道下端设有若干与岩土模型接触的渗水孔，渗流水在供水装置的作用下，经渗水管道、渗水孔渗入岩土模型；所述荷载控制系统包括设置在岩土模型上方的反力架，反力架下端安装有作动器，作动器连接有液压源，在液压源的作用下，作动器对岩土模型施加纵向荷载；所述数据采集系统包括高清数码摄像仪、高倍数体视显微设备、动态应变数据采集设备和电脑设备，高清数码摄像仪用于获取的试验过程中模型的整体图像信息，高倍数体视显微设备用于获取的试验过程中模型的局部图像信息，动态应变数据采集设备用于获取的孔隙水压力、土压力和变形参数，电脑设备分别与高清数码摄像仪、高倍数体视显微设备、动态应变数据采集设备连接，将各仪器设备采集的数据进行整合分析与处理，得到岩土模型的应力及变形发展规律。 2.如权利要求1所述的一种应力与渗流耦合作用下的隧道三维模型试验装置，其特征在于，所述透明箱体为长方体状，透明箱体底板和侧板均为透明的钢化玻璃，且侧板钢化玻璃上绘制有方格。 3.如权利要求1所述的一种应力与渗流耦合作用下的隧道三维模型试验装置，其特征在于，所述滴水孔下方设有尾水槽，用于收集从岩土模型下方流出的渗流水。 4.如权利要求1所述的一种应力与渗流耦合作用下的隧道三维模型试验装置，其特征在于，所述供水装置包括多功能汲水泵，多功能汲水泵的输出端连接有空压机，空压机的输出端连接有导流管，导流管末端与所述渗流管道连接，向渗水管道送水。 5.如权利要求1所述的一种应力与渗流耦合作用下的隧道三维模型试验装置，其特征在于，所述动态应变数据采集设备包括动态应变数据采集仪以及与其输入端连接的若干传感器，传感器分布在所述岩土模型内。 6.一种应力与渗流耦合作用下的隧道三维模型试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤： 1）根据材料相似原则制备岩土体或现场取样备用； 2）将岩土体分层铺设于透明模型箱内，并使之达到规定密实状态； 3）当岩土体设置到预定标高处，放置隧道结构模型后继续铺设岩土体至预定覆土高度； 4）采用渗流控制系统对岩土体模型进行低水头渗流，使土体模型湿润； 5）启动数据采集系统，对岩土体模型的整体图像信息、局部图像信息、岩土体内和隧道结构的孔隙水压力、土压力参数信息进行实时采集； 6）调节渗流控制系统增大渗透压力至试验要求，调节荷载控制系统增大荷载至规定围岩压力，进行隧道围岩体系的应力渗流耦合试验； 7）观察试验全过程，通过透明模型箱及侧壁绘制的方格观察岩土体及隧道结构的变形发展情况； 8）试验数据分析，将高清数码摄像仪获取的应力渗流耦合作用过程中隧道围岩的整体图像信息、高倍数体视显微设备获取的应力渗流耦合作用过程中隧道围岩的局部图像信息和动态应变数据采集设备获取的孔隙水压力、土压力参数传递至电脑设备，通过电脑设备分析隧道围岩体系在应力渗流耦合作用下的应力、变形发展规律，得出隧道围岩体系在应力渗流耦合作用下的力学响应； 9）改变岩土体状态、隧道形状、围岩压力及渗透压力，进行其他工况的试验。
所属类别：	发明专利