一种超重力场下盾构开挖和渗流模拟装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种超重力场下盾构开挖和渗流模拟装置，包括：环形隧道单元，其内部中空设置，管片间采用焊接连接，数量根据试验方案确定；环形渗流件，其设于所述环形隧道单元连接处，周身开设渗流孔，所述环形渗流件内部设置水流孔连接管路；内置水袋，放置于所述环形隧道单元内部且完全填充；外置水袋，放置于所述环形隧道单元外部且完全包裹；排液管，用于排出所述内外置水袋中的液体；流量阀，用于控制所述排液管的流量。于控制所述排液管的流量。于控制所述排液管的流量。

【技术实现步骤摘要】
一种超重力场下盾构开挖和渗流模拟装置


[0001]本技术涉及离心机模型试验领域，具体为一种超重力场下盾构开挖和渗流模拟装置。

技术介绍

[0002]离心机模型试验在超重力场下进行，在过程中试验人员无法直接对模型槽内试验对象进行操作，需要配合辅助设备完成试验段骤。故对于离心机模型试验中模拟隧道开挖过程的模型设计需考虑在超重力场下正常工作和配合伺服系统完成试验段骤的难点。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种满足模拟盾构开挖和渗流的同时，具有在超重力场下正常工作和通过伺服系统实现实验段骤操作的盾构开挖和渗流模拟装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：
[0005]一种超重力场下盾构开挖和渗流模拟装置，包括：
[0006]环形隧道，由多段环形隧道单元沿轴向串接而成，每段环形隧道单元均包括：
[0007]环形隧道单元本体、外置水袋和内置水袋，其中，
[0008]所述外置水袋置于每段所述环形隧道单元本体的外部并完全包裹在所述环形隧道单元的外周面，用于模拟隧道开挖时发生的地层损失；
[0009]所述内置水袋置于每段所述环形隧道单元本体内部并完全充满在所述环形隧道单元的内腔中，用于模拟隧道开挖时发生的重力损失；
[0010]所述外置水袋和内置水袋内部充满与土体密度一致的重液；
[0011]排液管，其设于每个环形隧道单元底部，联通外置水袋和内置水袋；
[0012]流量阀，其设于所述排液管末端，用于控制外置水袋和内置水袋排出液体流量；
[0013]每两段所述环形隧道单元之间连接有环形渗流件，所述环形渗流件周身开有渗流孔，内部有连接管路与渗流孔相连。
[0014]所述外置水袋和内置水袋材质采用由液态硅酮和催化剂制备的硅胶水袋。
[0015]所述重液为ZnCl2溶液。
[0016]还包括环形隔板，其固定于所述环形隧道单元的端部，用于给所述外置水袋提供水平支撑，防止液体释放后产生侧向失稳。
[0017]所述环形隔板为铝合金板。
[0018]所述环形隧道单元的长度为0.5倍环形隧道单元的半径。
[0019]与现有技术相比，本技术所达到的有益效果是：
[0020]1、环形隧道单元分段焊接连接，每个环形隧道单元为一个独立整体，采用流量阀控制水袋内重液的释放速度，可以更好地模拟盾构机的真实掘进速度，使得试验数据更贴近现实工况；
[0021]2.可以通过控制内外置水袋中液体的流量，同时模拟隧道开挖的地层损失和重力损失，也可通过调整外置水袋的容量，模拟非典型的地层损失；
[0022]3.通过环形渗流件的加入，可以模拟隧道盾构的同时，模拟盾构施工后因隧道内外水头差而产生的渗漏，而渗流量可以通过改变渗流孔的大小和数量进行调整，以贴近实际工况；
[0023]4.流量控制与伺服系统连接，可以实现试验全程的精准控制，降低试验失败的风险，容错率更高。
附图说明
[0024]图1是本技术盾构开挖和渗流模拟装置的整体结构示意图；
[0025]图2是本技术盾构开挖和渗流模拟装置的环形隧道单元的结构剖面图；
[0026]图3是本技术盾构开挖和渗流模拟装置的环形隧道单元的结构示意图；
[0027]图4是本技术盾构开挖和渗流模拟装置的环形渗流件的主视图；
[0028]图5是图4的侧视图；
[0029]图中：100、环形隧道单元；200、环形渗流件；300、排液管；400、流量阀；101、环形隧道单元，102、外置水袋，103、内置水袋，104、隔板；201、渗流孔，202、连接管路。
具体实施方式
[0030]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0031]请参阅图1
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4，本技术提供技术方案：
[0032]实施例1：
[0033]一种超重力场下盾构开挖和渗流模拟装置包括：
[0034]环形隧道，其内部中空设置，为模拟隧道开挖，所述环形隧道由多段环形隧道单元100沿轴向串接而成，每段环形隧道单元100均包括环形隧道单元本体101、外置水袋102和内置水袋103；
[0035]所述外置水袋102置于每段所述环形隧道单元本体101的外部并完全包裹在所述环形隧道单元本体101的外周面，用于模拟隧道开挖时发生的地层损失；
[0036]所述内置水袋103置于每段所述环形隧道单元本体101内部并完全充满在所述环形隧道单元本体101的内腔中，用于模拟隧道开挖时发生的重力损失；
[0037]所述外置水袋102和内置水袋103内部充满与土体密度一致的重液（ZnCl2）；
[0038]环形渗流件200，其设于所述每两段环形隧道单元200之间，所述环形渗流件200周身开有渗流孔201，内部有连接管路202与渗流孔201相连；
[0039]隔板104，其放置于环形隧道单元本体101端部，用于给外置水袋102提供水平支撑；
[0040]排液管300，其设于环形隧道单元100底部，联通外置水袋102和内置水袋103；
[0041]流量阀400，其设于排液管300末端，用于控制外置水袋102和内置水袋103排出液
体流量。
[0042]参见图1，将环形隧道单元100、环形渗流件200、排液管300和流量阀400组装呈完整模型体，环形隧道单元100和环形渗流件200通过焊接连接，流量阀与伺服系统连接，控制阀门的开关。在离心机运行过程中，开启第1段环形隧道单元100对应的流量阀400，排出模拟第1段盾构开挖过程，结束第1段隧道盾构，关闭对应流量阀400，完成1段隧道施工过程；开启第2段环形隧道单元100对应的流量阀400，以此类推，最终完成9段隧道盾构施工。
[0043]所述环形渗流件200，可以模拟隧道盾构的同时，模拟盾构施工后因隧道内外水头差而产生的渗漏，以贴近实际工况。
[0044]进一步地，还可以通过控制内置水袋103的流量，实现控制隧道盾构施工速度，既保证了试验过程可控，又尽可能贴近真实的施工状况。
[0045]实施例2：
[0046]该实施例是在上述实施例的基础上实现的，所述外置水袋102和内置水袋103材质采用由液态硅酮和催化剂制备的硅胶水袋，厚度为1mm，高压下不会破裂。通过控制流量阀400，控制排出的重液流量，外置水袋102实现模拟隧道开挖时发生的地层损失，内置水袋103实现模拟隧道开挖时发生的重力损失；
[0047]参见图3，该实施例是在上述实施例的基础上实现的，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超重力场下盾构开挖和渗流模拟装置，其特征在于，包括：环形隧道，由多段环形隧道单元沿轴向串接而成，每段环形隧道单元均包括：环形隧道单元本体、外置水袋和内置水袋，其中，所述外置水袋置于每段所述环形隧道单元本体的外部并完全包裹在所述环形隧道单元的外周面，用于模拟隧道开挖时发生的地层损失；所述内置水袋置于每段所述环形隧道单元本体内部并完全充满在所述环形隧道单元的内腔中，用于模拟隧道开挖时发生的重力损失；所述外置水袋和内置水袋内部充满与土体密度一致的重液；排液管，其设于每个环形隧道单元底部，联通外置水袋和内置水袋；流量阀，其设于所述排液管末端，用于控制外置水袋和内置水袋排出液体流量；每两段所述环形隧道单元之间连接有环形渗流件，所述环形渗流件周身开有渗流孔，内...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈易，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：