隧道环境模拟模型及方法技术

本申请公开了一种隧道环境模拟模型及方法，属于隧道缩尺试验技术领。其中，隧道环境模拟模型与控制系统电连接，包括：架体；隧道模拟机构，可拆卸地设于架体内，且与架体密封连接；隧道模拟组件包括隧道模拟组件及填充在隧道模拟组件外围的土层组件；气体输送机构，至少部分设置在架体内，并向土层组件、及土层组件和架体形成的密封腔体内输送气体；液体输送机构，与架体连通，以向土层组件内输送液体；以及检测机构，设置在架体内，且自靠近隧道模拟机构的一侧向远离模拟隧道机构的一侧分布，以检测架体内的压强。通过上述方式，其可以有效验证以气封水在隧道实施过程中的可实施性，且结构简单，操作方便。操作方便。操作方便。

【技术实现步骤摘要】
隧道环境模拟模型及方法


[0001]本申请涉及隧道缩尺试验
，特别是涉及一种隧道环境模拟模型及方法。

技术介绍

[0002]地铁联络通道是将枢纽内的车站与车站、车站与线路及线路与线路连接起来的隧道，能够保证枢纽车站区域具有及机动性，使线路之间、线路和车站之间形成必要的便捷和救援通道。在《地铁设计规范》(GB50157
‑
2013)中明确要求紧邻的两联络通道距离应在600m以内。而根据地铁隧道设计经验，联络通道之间的距离常常控制在200m～400m之间。因此，可以确定地铁区间隧道内必将涉及导联络通道施工。
[0003]但是，在地铁联络通道施工过程中，其保护措施往往不如修建主隧道时完备。并且，由于联络通道处隧道断面突变，受力情况复杂，当联络通道修建在城市建筑密集、车流量大、来往行人多的区域，特别是隧道埋深较浅、地下水丰富的软弱土层时，易产生涌水塌方，稍有不慎就有可能引发连续性的灾害事故。联络通道的施工已然成为整个地铁建设的关键工序和风险控制点。
[0004]软弱富水地层包含土的种类较多。普遍工程性质相对较差，具有天然含水量大、渗透率低、承载能力低、可压缩性高、抗剪强度低、受施工扰动影响大等特点。现有地铁联络通道施工方法主要包括明挖法、注浆加固法、冷冻法、机械法等。但是，考虑到地况、地质、埋深、环保等因素，明挖法已经不能很好地协调施工需求和市民日常活动之间的平衡关系；考虑到隧道内空间尺寸和施工技术成熟度，机械法施工体系复杂并且受限于空间效应，在匹配施工需求和质量效益优化方面存在进步空间；考虑到地下水动态成因、地质条件和分布的复杂性，注浆加固法难以达到预期止水加固效果，容易出现漏水和漏沙问题；考虑到施工成本、规范性设计和土层施工后的时间效应，冷冻法现阶段依然存在过于依赖经验、施工主动控制保守和无法规避的冻涨融沉。
[0005]针对上述的现有技术中存在的地铁联络通道施工方法平衡度低、受限于空间效应、易产生渗漏及无法规避冻涨融沉等的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0006]本公开提供了一种隧道环境模拟模型及方法，以至少解决现有技术中存在的地铁联络通道施工方法平衡度低、受限于空间效应、易产生渗漏及无法规避冻涨融沉等的技术问题。
[0007]根据本申请的一个方面，提供了一种隧道环境模拟模型，与控制系统电连接，包括：
[0008]架体；
[0009]隧道模拟机构，可拆卸地设于所述架体内，且与所述架体密封连接；所述隧道模拟组件包括隧道模拟组件及填充在所述隧道模拟组件外围的土层组件；
[0010]气体输送机构，至少部分设置在所述架体内，并向所述土层组件、及所述土层组件
和架体形成的密封腔体内输送气体；
[0011]液体输送机构，与所述架体连通，以向所述土层组件内输送液体；以及
[0012]检测机构，设置在所述架体内，且自靠近所述隧道模拟机构的一侧向远离所述模拟隧道机构的一侧分布，以检测所述架体内的压强。
[0013]可选地，所述隧道模拟组件包括两个与所述架体密封连接的抵靠板、及连接两个所述抵靠板且与所述架体围设成腔体的钢丝网层；
[0014]所述架体上设置有孔洞及与所述孔洞对接以将所述孔洞密封的挡板，所述抵靠板与所述孔洞对接，以使得所述孔洞与所述腔体连通。
[0015]可选地，所述架体上设置有与所述密封腔体连通的连通部，所述连通部设置在所述架体远离所述隧道模拟机构的一侧；
[0016]所述气体输送机构包括气泵、与所述气泵对接的第一输送管及第二输送管，至少部分所述第一输送管穿过所述架体以设置在所述架体内，且位于所述钢丝网层和所述土层组件之间，所述第二输送管与所述连通部连通；
[0017]其中，位于所述架体内的第一输送管上设置有多个气口。
[0018]可选地，所述气体输送机构还包括连通所述气泵、第一输送管和第二输送管的换向阀。
[0019]可选地，所述土层组件外侧的架体上设置有接口部；
[0020]所述液体输送机构包括蠕动泵及连通所述蠕动泵和所述接口部的输液管。
[0021]可选地，于所述架体的高度方向上，所述隧道模拟组件设置于所述架体的底部。
[0022]可选地，所述架体包括围设成本体的四个侧板、与所述四个侧板固定连接的底板、与所述四个侧板可拆卸连接的顶板、及设置在所述顶板和所述四个侧板之间的密封件；
[0023]所述四个侧板的至少一个上设置有观察窗。
[0024]根据本申请的另一个方面，提供了一种隧道环境模拟方法，采用如上所述隧道环境模拟模型，包括：
[0025]向所述架体内充填气体；
[0026]将所述土层组件夯实填充于所述隧道模拟组件的外围，并启动所述液体输送机构，以向所述隧道模拟机构的土层组件内输送液体，以使得液体溶解所述土层组件内的气体，直至所述液体的液面高于所述土层组件的高度，关闭所述液体输送机构；
[0027]切换所述气体输送机构的气体输送方向，以向所述土层组件内输送气体，并监测所述检测机构的数据及所述隧道模拟组件内的渗水流量，直至所述气体输送机构的输出压力保持恒定。
[0028]可选地，所述方法还包括：
[0029]在监测到所述隧道模拟组件内有渗流水时，启动所述液体输送机构以补充流失的所述渗流水。
[0030]可选地，所述方法还包括：
[0031]在向所述架体内充填气体之前，需检测所述架体内的气密性，以保持所述架体内的密封性完好。
[0032]本公开的隧道模拟模型及方法，由于采用架体、设置在架体内隧道模拟机构、向架体内输送气体和液体的气体输送机构和液体输送机构、及检测架体内气压的检测机构来合
理模拟隧道环境和施工条件，其中，土层组件在架体内充填有气体时填充在隧道模拟组件的外围，并在土层组件填充过程中，启动液体输送机构向土层组件内输送液体以使得液体将土层组件内的气体溶解，直至土层组件填筑至预设高度且液体高于土层组件的上表面，然后再开启气体输送机构向架体内输送气体，直至输送气体机构的输出压力稳定，因此可验证“以气封水”在隧道施工中的可实施性，方便快捷。
[0033]根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
[0034]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
[0035]图1是根据本申请一个实施例的隧道环境模拟模型的结构示意图；
[0036]图2是图1所示的架体的爆炸示意图；
[0037]图3是图1所示的连接顶板与四个侧板的连接机构的结构示意图；
[0038]图4是图1所示的顶板的结构示意图；
[0039]图5是图1所示的右侧板的部分结构示意图；
[0040]图6是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道环境模拟模型，与控制系统电连接，其特征在于，包括：架体；隧道模拟机构，可拆卸地设于所述架体内，且与所述架体密封连接；所述隧道模拟组件包括隧道模拟组件及填充在所述隧道模拟组件外围的土层组件；气体输送机构，至少部分设置在所述架体内，并向所述土层组件、及所述土层组件和架体形成的密封腔体内输送气体；液体输送机构，与所述架体连通，以向所述土层组件内输送液体；以及检测机构，设置在所述架体内，且自靠近所述隧道模拟机构的一侧向远离所述模拟隧道机构的一侧分布，以检测所述架体内的压强。2.根据权利要求1所述的隧道环境模拟模型，其特征在于，所述隧道模拟组件包括两个与所述架体密封连接的抵靠板、及连接两个所述抵靠板且与所述架体围设成腔体的钢丝网层；所述架体上设置有孔洞及与所述孔洞对接以将所述孔洞密封的挡板，所述抵靠板与所述孔洞对接，以使得所述孔洞与所述腔体连通。3.根据权利要求2所述的隧道环境模拟模型，其特征在于，所述架体上设置有与所述密封腔体连通的连通部，所述连通部设置在所述架体远离所述隧道模拟机构的一侧；所述气体输送机构包括气泵、与所述气泵对接的第一输送管及第二输送管，至少部分所述第一输送管穿过所述架体以设置在所述架体内，且位于所述钢丝网层和所述土层组件之间，所述第二输送管与所述连通部连通；其中，位于所述架体内的第一输送管上设置有多个气口。4.根据权利要求3所述的隧道环境模拟模型，其特征在于，所述气体输送机构还包括连通所述气泵、第一输送管和第二输送管的换向阀。5.根据权利要求1所述的隧道环...

【专利技术属性】
技术研发人员：江建端，高文元，郭小红，晁峰，张宇奇，张磊，郭建涛，刘医硕，王强勋，饶邦正，刘超，王晋，李晶阁，
申请(专利权)人：中建工程产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：