一种模拟基于地质环境保护的隧道智能排水装置的制作方法

本实用新型属于隧道排水技术领域，涉及一种模拟基于地质环境保护的隧道智能排水装置。

背景技术：

在基础建设大规模建设的当今，公路铁路建设过程中为缩短线程和线型会建设大量隧道。地下水是影响隧道安全和工期的重要因素。目前，对于高压富水隧道大部分都是采用超厚注浆堵水以及修建排水沟自然排水。对于高压富水地区，注浆堵水能满足施工阶段掌子面能正常施工的要求，但后期由于水压力过大，水会渗透过注浆层，衬砌因水压力过大而开裂。在修建排水沟的时候也很少设置限排措施，几乎都是来多少排多少的排水系统。

当前的模拟排水装置未考虑地表地形以及植被，没有考虑隧道排水过程对地表及衬砌的力学响应，无法模拟实际的隧道的排水系统，也无法实现基于地质环境保护的智能排水的实验需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种模拟基于地质环境保护的隧道智能排水装置，将隧道结构、地形、植被等因素考虑进模拟排水装置。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种模拟基于地质环境保护的隧道智能排水装置，包括试验模型箱；所述试验模型箱内设有：设置在顶部的模拟降雨装置、布置在所述模拟降雨装置下方的模拟地质，其表面构成模拟地表、铺设在模拟地表上的模拟植被以及布置在模拟地质中的模拟裂隙、设置在模拟地质中的排水结构；所述排水结构包括隧道衬砌及固定在所述隧道衬砌上的纵向排水管、环向排水管、横向排水管。

可选的，在所述环向排水管与所述隧道衬砌之间布置水压检测装置。

可选的，在所述横向排水管上安装智能排水阀。

可选的，所述模拟降雨装置包括设置在所述试验模型箱内顶部的降雨喷头，所述降雨喷头通过输水管连接至水箱；所述输水管上设有水泵。

可选的，所述输水管上设有压力泵及压力阀。

可选的，还包括用于记录模拟地表位移及渗流过程的相机。

可选的，所述相机通过三脚架固定，其拍摄方向朝向所述试验模型箱。

可选的，所述隧道衬砌底部形成中心排水沟。

可选的，所述中心排水沟通过外接排水管连接至排水收集箱。

可选的，所述模拟降雨装置内设有用于储存染色剂的染色单元，用于调整所述模拟降雨装置所模拟的降雨颜色。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型排水试验装置结构简单，安装快，能较好的模拟实际隧道降雨补给及渗流过程和排水对地质环境的影响，且操作方便。根据水压力控制阀门，既保证隧道安全又实现了限排措施，保护了环境。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型独立体结构示意图；

图2为本实用新型的立体结构示意图；

图3为排水结构的结构示意图；

图4为降雨喷头的主视图；

图5为降雨喷头的仰视图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1-图5，附图中的元件标号分别表示：试验模型箱1、模拟降雨装置2、降雨喷头3、模拟植被4、模拟地形5、模拟裂隙6、环向排水管7、隧道衬砌8、纵向排水管9、水压检测装置10、智能排水阀11、横向排水管12、中心排水沟13、外接排水管14、排水收集箱15、相机16、三脚架17、压力阀18、压力泵19、输水管20、水泵21、储水箱22、围岩相似材料23。

本实用新型的具体操作步骤如下：

1、根据现场地勘获得地形高程数据，按一定比例缩小得到模型的地形，采用3d打印技术制作模拟地形4模具。

2、根据现场试验数据确定需要研究的围岩相似材料23，隧道衬砌8模型尺寸，试验模型箱1尺寸，以及模拟降雨装置2的尺寸，位置，形式等试验参数。

3、在确定好地形数据和试验参数之后，进一步进行隧道模型浇筑，地形空腔填充，进一步先在隧道下方一定距离填好围岩相似材料23，然后把隧道衬砌8模型安放在围岩相似材料23上，在隧道上方设置模拟裂隙6，进一步安装好纵向排水管9，环向排水管7，横向排水管12，中心排水沟13，中心排水沟13与外接排水管14相连，外接排水管14与排水收集箱15相连。

4、待隧道排水系统安装好之后，在隧道的顶部和两侧安装水压检测装置10，并在隧道两侧横向排水管12处安装智能排水阀11，所述智能排水阀11能接受水压检测装置10的压力信号，控制其开关状态，进而达到智能排水和保护地下水环境的要求。

5、进一步在隧道顶部填充围岩相似材料23，在填充过程中用遇水溶解的物质填充来模拟裂隙，以及在模拟地形5上种上模拟植被4，并在试验模型箱1顶部安装好模拟降雨装置2，模拟降雨装置2底部设有降雨喷头3，模拟降雨装置与输水管20相连，输水管20与储水箱22之间设有压力阀18，压力泵19，水泵21，通过输水管20,储水箱22,压力阀18,压力泵19,水泵21给降雨装置2供水。

6、待供水装置安装完成之后，在模拟降雨装置2投放染色剂，选用亮蓝染色剂，并调到最佳浓度配比。

7、进一步向模型箱1中缓慢注入清水，使其达到一定的初始水位，然后通过三脚架17调整好照相机16的机位。并进行预实验，调整压力阀18，压力泵19，开启水泵21，模拟降雨。采集数据。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。