一种围岩支护的测压结构

1.本实用新型涉及围岩支护领域，具体涉及一种围岩支护的测压结构。


背景技术：

2.地下水，尤其是岩溶地下水常是隧道施工和运营面临的主要威胁，研究隧道施工前后及不同围岩介质或注浆条件下隧道周围的孔隙水压力分布特征，不仅有助于深入了解隧道施工期间地下水渗流场的空间分布和演变趋势，而且可为隧道工程的防排水设计提供科学依据。但受岩溶地区含水介质非均质各项异性影响，现场实验往往不易取得满意效果，有课题研究组曾在铜锣山隧道和明月山隧道做了有关尝试，安装了数台s-300/310型振弦式孔隙水压力计用于监测隧道施工期间及施做衬砌后围岩及衬砌背后的孔隙水压力，但由于部分洞段围岩干燥，监测仪器无法获取预期监测结果。
3.本技术人发现现有技术至少存在以下技术问题：
4.现有技术中缺少研究不同围岩介质或注浆条件下隧道周围的孔隙水压力分布特征的研究装置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种围岩支护的测压结构，以解决现有技术中缺少研究不同围岩介质或注浆条件下隧道周围的孔隙水压力分布特征的研究装置的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
7.本实用新型提供的一种围岩支护的测压结构，包括高位水塔、实验箱和控制装置；其中，
8.所述高位水塔上连接有外部进水管路；
9.所述实验箱上连接有进水管，所述进水管的另一端与高位水塔连接；
10.所述实验箱包括上端敞口的箱体和与箱体敞口端相匹配的箱盖；所述箱盖与箱体可拆卸连接，且所述箱盖与箱体间密封连接；
11.所述箱盖上连接有排气管；
12.所述箱体内从下到上依次设有过滤层、模拟围岩层；所述模拟围岩层的中部设有模拟隧道管，在模拟隧道管的外侧从内到外依次设有土工布层、模拟盲管钢网层、注浆圈；所述模拟围岩层内、模拟隧道管的外壁和注浆圈的外壁均设有多个测压控制点，且在每一个测压控制点处均安装了测压管，每一个所述测压管的另一端伸出箱体外侧；所述模拟隧道管的两端均连接有隧道排水管，所述隧道排水管伸出箱体外侧；所述箱体在模拟隧道管的两侧还设有底部围岩排水管和侧向围岩排水管；所述进水管、隧道排水管、围岩排水管和侧向围岩排水管上均设有流量传感器和电磁阀；
13.每一个所述流量传感器和电磁阀均分别与控制装置电连接。
14.可选的或优选的，所述箱体的两侧均设有测压管伸出口。
15.可选的或优选的，所述底部围岩排水管位于箱体的下部，在箱体的每一侧均设有三个，且每一侧的三个底部围岩排水管沿着箱体的长度方向依次设置；所述侧向围岩排水管位于箱体的中部，在箱体的每一侧均设有三个，且每一侧的三个侧向围岩排水管沿着箱体的长度方向依次设置。
16.可选的或优选的，在箱体内设有两个测压截面，两个测压截面分别设置在相邻的两个侧向围岩排水管之间，多个所述测压控制点均分别设置在两个测压截面上。
17.可选的或优选的，在每一个测压截面，在模拟围岩层内从上到下共设有十一个测压控制点，在模拟隧道管的外壁均匀设置有八个测压控制点，在注浆圈的外壁设置有六个测压控制点。
18.可选的或优选的，所述高位水塔的上部连接有溢流管。
19.可选的或优选的，所述模拟隧道管为pvc管。
20.可选的或优选的，所述过滤层的高度为10cm。
21.可选的或优选的，所述过滤层为石英砂层。
22.基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：
23.本实用新型提供的围岩支护的测压结构，可以根据隧道原型尺寸按相似模型原理设计室内研究装置，可以对不同围岩介质或注浆条件下隧道周围的孔隙水压力分布特征进行实验研究。通过改变围岩渗透系数、注浆参数和隧道排水条件，模拟在隧道不同埋深段，围岩内、注浆圈及衬砌（模拟隧道管）背后的水压力分布，一方面帮助我们更好的理解隧道不同埋深段围岩中渗流场的形态特征，另一方面可以为论证隧道支护结构与参数设计的合理性提供科学依据，同时还可以为类似隧道工程的防排水设计与管理提供参考。
24.在实验研究的过程中，打开进水阀，通过外部进水管路进水，待高位水塔内水位达到溢流管的位置，通过控制装置控制进水管、隧道排水管、围岩排水管和侧向围岩排水管上的电磁阀打开，同时通过进水管、隧道排水管、围岩排水管和侧向围岩排水管上设置的流量传感器监控、记录流量，并发送给控制装置；并通过测压管对各个测压控制点测压；比如可以研究：
①
地下水流系统改变时，围岩、注浆圈及衬砌（模拟隧道管）背后的水压力分布；
②
不同注浆圈厚度对隧道排水及衬砌（模拟隧道管）背后水压力的影响；
③
隧道排水量大小与衬砌（模拟隧道管）背后的水压力之间的关系；
④
各种工况下，衬砌（模拟隧道管）背后水压力折减系数探索。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本实用新型实施例的结构示意图；
27.图2是本实用新型实施例中箱体的俯视图；
28.图3是本实用新型实施例中其中一个测压截面上测压控制点的分布图；
29.图4是本实用新型实施例中模拟隧道管、土工布层、模拟盲管钢网层、注浆圈的位置示意图。
30.图中：1、高位水塔；2、外部进水管路；3、进水管；4、箱体；5、箱盖；6、过滤层；7、模拟围岩层；8、模拟隧道管；9、土工布层；10、模拟盲管钢网层；11、注浆圈；12、测压控制点；13、流量传感器；14、电磁阀；15、测压管伸出口；16、隧道排水管；17、底部围岩排水管；18、侧向围岩排水管；19、测压截面；20、溢流管；21、进水阀；22、汇总管；23、总排水管；24、地面；25、排气管；26、透水石；27、螺钉；28、螺母；29、连接边缘；30、安装孔一；31、橡胶密封条。
具体实施方式
31.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
32.如图1-图4所示：
33.本实用新型提供了种围岩支护的测压结构，包括高位水塔1、放置在地面24上的实验箱和控制装置；其中，
34.所述高位水塔1上连接有外部进水管路2；外部进水管路2上设有进水阀21；
35.所述实验箱上连接有进水管3，所述进水管3的另一端与高位水塔1连接；
36.所述实验箱包括上端敞口的箱体4和与箱体4敞口端相匹配的箱盖5；所述箱盖5与箱体4可拆卸连接，且所述箱盖5与箱体4间密封连接；
37.所述箱盖5上连接有排气管25；
38.所述箱体4内从下到上依次设有过滤层6、模拟围岩层7；所述模拟围岩层7的中部设有模拟隧道管8，在模拟隧道管8的外侧从内到外依次设有土工布层9、模拟盲管钢网层10、注浆圈11；所述模拟围岩层7内、模拟隧道管8的外壁和注浆圈11的外壁均设有多个测压控制点12，模拟隧道管8外壁的测压控制点12设置在土工布层9的内侧，且在每一个测压控制点12处均安装了测压管，每一个所述测压管的另一端伸出箱体4外侧；所述模拟隧道管8的两端均连接有隧道排水管16，两根隧道排水管16分别连接在模拟隧道管8的两端，且在隧道排水管16分与模拟隧道管8的连接处设有透水石26，所述隧道排水管16伸出箱体4外侧；所述箱体4在模拟隧道管8的两侧还设有底部围岩排水管17和侧向围岩排水管18；所述进水管3、隧道排水管16、围岩排水管和侧向围岩排水管18上均设有流量传感器13和电磁阀14；所述底部围岩排水管17和侧向围岩排水管18与箱体4的连接处均设有透水石26；
39.所述进水阀21以及每一个所述流量传感器13和电磁阀14均分别与控制装置电连接。
40.本实用新型提供的围岩支护的测压结构，可以通过设置隧道原型尺寸按相似的研究装置，可以对不同围岩介质或注浆条件下隧道周围的孔隙水压力分布特征进行实验研究，并可以根据隧道原型尺寸按相似模型原理设计室内研究装置。通过改变围岩渗透系数、注浆参数和隧道排水条件，模拟在隧道不同埋深段，围岩内、注浆圈11及衬砌（模拟隧道管8）背后的水压力分布，一方面帮助我们更好的理解隧道不同埋深段围岩中渗流场的形态特征，另一方面可以为论证隧道支护结构与参数设计的合理性提供科学依据，同时还可以为类似隧道工程的防排水设计与管理提供参考。
41.在实验研究的过程中，打开进水阀21，通过外部进水管路2进水，待高位水塔1内水
位达到溢流管20的位置，通过控制装置控制进水管3、隧道排水管16、围岩排水管和侧向围岩排水管18上的电磁阀14打开，同时通过进水管3、隧道排水管16、围岩排水管和侧向围岩排水管18上设置的流量传感器13监控、记录流量，并发送给控制装置；并通过测压管对各个测压控制点12测压；比如可以研究：
①
地下水流系统改变时，围岩、注浆圈11及衬砌（模拟隧道管8）背后的水压力分布；
②
不同注浆圈11厚度对隧道排水及衬砌（模拟隧道管8）背后水压力的影响；
③
隧道排水量大小与衬砌（模拟隧道管8）背后的水压力之间的关系；
④
各种工况下，衬砌（模拟隧道管8）背后水压力折减系数探索。
42.作为可选的实施方式，在箱体4的顶部设有连接边缘29，在连接边缘29上开设有数个安装孔一30，在箱盖5的对应位置开设有安装孔二，在安装孔一30的内侧还设有密封橡胶条；在箱盖5连接到箱体4上时，通过螺钉27、螺母28进行箱体4和箱盖5的连接，并通过橡胶密封条31进行密封。
43.作为可选的实施方式，所述箱体4的两侧均设有测压管伸出口15；在具体的实验过程中，测压管从测压管伸出口15伸出后，做密封处理。
44.作为可选的实施方式，所述底部围岩排水管17位于箱体4的下部，在箱体4的每一侧均设有三个，且每一侧的三个底部围岩排水管17沿着箱体4的长度方向依次设置，每一侧的三个底部围岩排水管17均连接到汇总管22上，然后从总排水管23排出；所述侧向围岩排水管18位于箱体4的中部，在箱体4的每一侧均设有三个，且每一侧的三个侧向围岩排水管18沿着箱体4的长度方向依次设置，每一侧的三个侧向围岩排水管18均连接到汇总管22上，然后从总排水管23排出。
45.作为可选的实施方式，在箱体4内设有两个测压截面19，两个测压截面19分别设置在相邻的两个侧向围岩排水管18之间，多个所述测压控制点12均分别设置在两个测压截面19上。
46.作为可选的实施方式，在每一个测压截面19，在模拟围岩层7内从上到下共设有十一个测压控制点12，在模拟隧道管8的外壁均匀设置有八个测压控制点12，在注浆圈11的外壁设置有六个测压控制点12。
47.作为可选的实施方式，所述高位水塔1的上部连接有溢流管20。设置的溢流管20可以让高温水塔内的液面保持在同一高度，便于进行实验。
48.作为可选的实施方式，所述模拟隧道管8为pvc管。
49.作为可选的实施方式，所述过滤层6的高度为10cm。
50.作为可选的实施方式，所述过滤层6为石英砂层。
51.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种围岩支护的测压结构，其特征在于，包括高位水塔（1）、实验箱和控制装置；其中，所述高位水塔（1）上连接有外部进水管路（2）；所述实验箱上连接有进水管（3），所述进水管（3）的另一端与高位水塔（1）连接；所述实验箱包括上端敞口的箱体（4）和与箱体（4）敞口端相匹配的箱盖（5）；所述箱盖（5）与箱体（4）可拆卸连接，且所述箱盖（5）与箱体（4）间密封连接；所述箱盖（5）上连接有排气管（25）；所述箱体（4）内从下到上依次设有过滤层（6）、模拟围岩层（7）；所述模拟围岩层（7）的中部设有模拟隧道管（8），在模拟隧道管（8）的外侧从内到外依次设有土工布层（9）、模拟盲管钢网层（10）、注浆圈（11）；所述模拟围岩层（7）内、模拟隧道管（8）的外壁和注浆圈（11）的外壁均设有多个测压控制点（12），且在每一个测压控制点（12）处均安装了测压管，每一个所述测压管的另一端伸出箱体（4）外侧；所述模拟隧道管（8）的两端均连接有隧道排水管（16），所述隧道排水管（16）伸出箱体（4）外侧；所述箱体（4）在模拟隧道管（8）的两侧还设有底部围岩排水管（17）和侧向围岩排水管（18）；所述进水管（3）、隧道排水管（16）、围岩排水管和侧向围岩排水管（18）上均设有流量传感器（13）和电磁阀（14）；每一个所述流量传感器（13）和电磁阀（14）均分别与控制装置电连接。2.根据权利要求1所述的围岩支护的测压结构，其特征在于，所述箱体（4）的两侧均设有测压管伸出口（15）。3.根据权利要求1所述的围岩支护的测压结构，其特征在于，所述底部围岩排水管（17）位于箱体（4）的下部，在箱体（4）的每一侧均设有三个，且每一侧的三个底部围岩排水管（17）沿着箱体（4）的长度方向依次设置；所述侧向围岩排水管（18）位于箱体（4）的中部，在箱体（4）的每一侧均设有三个，且每一侧的三个侧向围岩排水管（18）沿着箱体（4）的长度方向依次设置。4.根据权利要求3所述的围岩支护的测压结构，其特征在于，在箱体（4）内设有两个测压截面（19），两个测压截面（19）分别设置在相邻的两个侧向围岩排水管（18）之间，多个所述测压控制点（12）均分别设置在两个测压截面（19）上。5.根据权利要求4所述的围岩支护的测压结构，其特征在于，在每一个测压截面（19），在模拟围岩层（7）内从上到下共设有十一个测压控制点（12），在模拟隧道管（8）的外壁均匀设置有八个测压控制点（12），在注浆圈（11）的外壁设置有六个测压控制点（12）。6.根据权利要求1所述的围岩支护的测压结构，其特征在于，所述高位水塔（1）的上部连接有溢流管（20）。7.根据权利要求1所述的围岩支护的测压结构，其特征在于，所述模拟隧道管（8）为pvc管。8.根据权利要求1所述的围岩支护的测压结构，其特征在于，所述过滤层（6）的高度为10cm。9.根据权利要求1所述的围岩支护的测压结构，其特征在于，所述过滤层（6）为石英砂层。

技术总结
本实用新型公开了一种围岩支护的测压结构。它包括高位水塔（1）、实验箱和控制装置；所述高位水塔（1）上连接有外部进水管路（2）；所述实验箱上连接有进水管（3），所述进水管（3）的另一端与高位水塔（1）连接；所述实验箱包括上端敞口的箱体（4）和与箱体（4）敞口端相匹配的箱盖（5）；所述箱盖（5）与箱体（4）可拆卸连接，且所述箱盖（5）与箱体（4）间密封连接；所述箱盖（5）上连接有排气管（25）。本实用新型提供的围岩支护的测压结构，可以根据隧道原型尺寸按相似模型原理设计室内研究装置，可以对不同围岩介质或注浆条件下隧道周围的孔隙水压力分布特征进行实验研究。进行实验研究。进行实验研究。


技术研发人员：宋凯 任旭
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/7/28