模擬多空隙組合介質隧洞滲流的測試裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及隧洞滲流的試驗研究領域，主要涉及巖石隧洞開挖過程中孔隙、 裂隙、溶隙等多空隙組合地質單元模擬的滲流特性及涌水隨時間的變化關系規律的試驗研 究。
【背景技術】
[0002] 在巖土工程領域，隧洞開挖不僅會導致圍巖應力的改變，還會引起涌水、突水、突 泥等滲流問題，從而改變地下水環境，甚至影響區域生態環境惡化。所以，研究隧洞滲流的 問題對實際工程具有重要的指導意義。目前，該類問題的研究方法主要有三個，一是現場檢 測，二是計算機模擬與理論分，三是室內物理模型試驗。
[0003] 若以物理模型測試方式完成前述的研究，在室內試驗中需要大量的巖體材料，現 場取回受技術和交通等制約顯得不便，因此，如何用一種具有類似滲流特性的、非天然巖體 的組合材料來模擬天然具有孔隙、裂隙和溶隙的復雜地質單元，反映天然地質體復雜空隙 組合及其空間遞變特征，從而研究其整體滲流特性，則成為當前一個非常有現實意義的技 術問題。現有的室內物理模型試驗，其模型邊界內是用沙的分層夯填作為滲透介質，來進行 滲流測試，不能模擬存在各向異性滲透特征地質環境，且未考慮隧洞施工影響，隧洞模型為 固定模型，不能實現動態研究，因此，還不曾嘗試研究隧洞開挖過程中涌水隨時間變化規律 以及周圍地下水動態變化規律，也沒有考慮過隧洞開挖直至襯砌處理后的地下水動態變化 規律。 【實用新型內容】
[0004] 為了使得室內物理實驗模型更接近于真實環境，從而為實際施工作出更可行可靠 的指導，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種模擬復雜多空隙組合滲透特性地質環 境下隧洞滲流的測試裝置，實現了對隧洞開挖過程中涌水隨時間變化規律以及周圍地下水 動態變化規律、隧洞開挖直至襯砌處理后的地下水動態變化規律的研究。
[0005] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案之一是：模擬多空隙組合介質隧洞 滲流的測試裝置，包括模型邊界和隧洞模擬裝置，模型邊界內填充有多空隙組合介質，所述 多空隙組合介質采用多空隙組合地質單元滲透模擬材料，模型邊界的兩側各設置帶溢水口 的水槽，水槽和模型邊界內部之間設置有連通二者且在整個測試高度范圍間隔分布的進水 管；兩側水槽的進水管、溢水口對等布置，每一側溢水口的個數在兩根以上，其中最低位置 的溢水口的高度不低于隧洞模擬裝置的高程；在與隧洞模擬裝置同一高程的位置，從隧洞 模擬裝置直至其兩側的模型邊界壁，按預設的測量部位設置有測壓管，水槽和模型邊界的 底部分別設置第一排水口和第二排水口。
[0006] 所述隧洞模擬裝置包括隧洞模擬管、一步模擬管和二步模擬管，隧洞模擬管預設 于多空隙組合介質中，其位于模型邊界內的那段管壁上隨機分布有滲水孔，其一端管口露 于模型邊界以外，為出水端口，一步模擬管的外徑與隧洞模擬管的內徑相匹配，其與隧洞模 擬管的開孔管段對應的管壁上隨機布置有少量漏水孔，二步模擬管的管壁無孔，其外徑與 隧洞模擬管的內徑相匹配。
[0007] 所述隧洞模擬管露于模型邊界以外的管段內壁加工有內螺紋，一步模擬管和二步 模擬管的全部管壁上均加工有與所述內螺紋匹配的外螺紋。
[0008] 所述模型邊界的一個側壁采用玻璃板制作，在該側設置水位指示裝置，測壓管設 置在該側并采用透明測壓管。
[0009] 所述進水管伸入模型邊界內的管口端設有濾罩或濾塞。
[0010] 所述溢水口的個數在四個以上。
[0011] 所述模型邊界內填充采用的多空隙組合地質單元滲透模擬材料的制備和組成將 在后文作詳細介紹。
[0012] 本實用新型的有益效果是：利用配制的與現場巖體單元滲透性等效的多空隙組合 地質單元滲透模擬材料模擬隧洞周圍介質，利用本實用新型的測試裝置，可在室內模擬隧 洞現場地質單元滲流特性，研究隧洞開挖前后地下水動態運動規律和隧洞涌水隨時間的變 化關系。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本實用新型測試裝置的結構示意圖。
[0014] 圖2是圖1的左視圖。
[0015] 圖3是圖1的俯視圖。
[0016] 圖4是圖1中可應用的隧洞模擬管的示意圖。
[0017] 圖5是圖1中可應用的一步模擬管的示意圖。
[0018] 圖6是圖1中可應用的二步模擬管的示意圖。
[0019] 圖7是對基塊進行滲透等效處理的過程示意圖。
[0020] 圖8是表面刷漿的等效處理方式示意圖。
[0021] 圖9是鉆通孔加工的等效處理方式示意圖。
[0022] 圖10是圖9的俯視圖。
[0023] 圖11是相鄰基塊之間設置間隙并在間隙內填充砂的等效處理方式示意圖。
[0024] 圖12是滲透試驗裝置的示意圖。
[0025] 圖13是多空隙組合地質單元滲透模擬材料應用于本實用新型測試裝置時的堆皇 示意圖。
[0026] 圖中標記為：1-模型邊界，2-多空隙組合介質，3-水槽，4-進水口，5-溢水口， 6-進水管，7-第二排水口，8-隧洞模擬管，9- 一步模擬管，10-二步模擬管，11-水位指示 裝置，12-測壓管，13-滲水孔，14-漏水孔，15-隧洞模擬裝置，17-第一排水口，21-基塊， 22-第一等效介質，23-墊塊，24-濾層，25-通孔，26-面漿層，27-第二等效介質，L1-隧洞 模擬管的開孔管段長度，L2-隧洞模擬管的露出段長度。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0028] 如圖1~圖13所示，本實用新型模擬多空隙組合介質隧洞滲流的測試裝置包括模 型邊界1和隧洞模擬裝置15,因通常依據隧洞直徑的6倍以上來確定隧洞影響區的范圍， 故模型邊界1可在此基礎上擴大并為建模方便進行調整，模型邊界1內以與隧洞周圍天然 巖土具有等效滲流特性的多空隙組合地質單元滲透模擬材料填充，從而模擬隧洞所處的具 有復雜滲透特征的地質環境，填充過程中向填充介質內置入隧洞模擬裝置15,模型邊界1 的兩側各設置帶溢水口 5的水槽3,用于模擬隧洞周圍天然水環境并控制水位，為實現豐水 季、枯水季等不同條件的模擬，溢水口 5的數量最好是四個以上，水槽3和模型邊界1內部 之間設置有連通二者且在整個測試高度范圍間隔分布的進水管6,使得水量能夠由此基本 均勻的向多空隙組合介質2滲透；進水管6伸入模型邊界1內的管口端設有濾罩或濾塞，防 止進水管堵塞；兩側水槽的進水管6、溢水口 5對等布置，每一側溢水口 5的個數在兩個以 上，但其中最低位置的溢水口 5的高度應不低于隧洞模擬裝置15的高程，以便根據測試要 求完成隧洞兩側等壓測試和存在水頭情況下的測試；在與隧洞模擬裝置15同一高程的位 置，從隧洞模擬裝置15直至其兩側模型邊界壁，按預設的測量部位設置測壓管12,豎向間 隔布置和/或水