模拟降雨入渗对盾构隧道影响的试验装置

本技术涉及实验设备，具体涉及模拟降雨入渗对盾构隧道影响的试验装置。

背景技术：

1、随着部分地区发生极端暴雨情况或盾构隧道年久养护不足的影响，盾构隧道不能充分防水，雨水入渗至隧道结构周边，容易引起隧道周边土地的应力变化、有效应力强度降低、孔隙水压力上升等现象，进而会导致隧道结构的收敛变形，甚至出现渗漏水等情况，对盾构隧道的正常运作造成影响。

2、现有技术存在研究降雨入渗对于隧道影响的实验装置，但是现有实验装置存在未考虑到的情况，如不能保证降雨入渗符合实际情况，降雨环境符合实际情况。如授权公告号为cn205067290u的实用新型专利公开了一种模拟膨胀围岩隧道降雨入渗的试验装置，该装置公开了模拟膨胀围岩隧道物理模型降雨入渗的试验装置包括引水导流系统部分和模型箱部分；引水导流系统安装于模型箱上部，二者由管壁带小孔的金属管连接；该装置的结构简单，能达到将水流引入岩体中并使围岩水分分布均匀，以及能有效控制单位时间降雨量。但是存在未考虑降雨入渗深度存在一定限度的问题，无法充分反应土体和隧道之间的实际情况。

技术实现思路

1、本实用新型为解决现有实验装置不能充分模拟实际降雨入渗情况的问题，提供一种模拟降雨入渗对盾构隧道影响的试验装置，该装置的结构简单、使用效果好，能够充分模拟实际降雨入渗情况，以充分反应降雨情况下土体和隧道之间的实际情况，同时可适用于模拟不同降雨强度下的降雨入渗情况。

2、为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：模拟降雨入渗对盾构隧道影响的试验装置，包括降雨机构和模拟箱，所述降雨机构包括蓄水箱和输水导管，所述输水导管的一端与所述蓄水箱相连通，所述输水导管上布设有多个位于所述模拟箱上方的降雨组件，所述输水导管上还设置有水泵，通过水泵可将蓄水箱内的水经过输水导管输送至降雨组件，以使降雨组件将水喷洒至填土体表面模拟降雨。

3、所述模拟箱内下部设置有支撑板，所述支撑板上间隔布设有多个过气孔，所述支撑板的顶部设置有过滤层，所述过滤层的顶部设置有填土体，所述填土体的内部埋设有隧道模型；所述支撑板的下方设置有蓄水层，所述模拟箱的一侧设置有真空组件，真空组件包括真空泵和真空气管，所述真空气管的一端连接至所述真空泵的进气端，所述真空气管的另一端连接至模拟箱的下部、且与所述蓄水层相连通，支撑板对过滤层和填土体起到支撑的作用，真空组件可对蓄水层抽真空，以使填土体内和填土体表面的积水下降，达到充分模拟实际情况的降雨入渗的效果。

4、进一步地，所述输水导管上还设置有流量检测计，流量检测计可以测量输送至降雨组件的水量，以达到精准控制降雨量的效果。

5、进一步地，所述降雨组件包括与所述输水导管相通的输水支管，所述输水支管的下端伸入模拟箱内、且端部连接有降雨喷头，通过输送支管可将流至输水导管的水通过降雨喷头喷洒至填土体表面。

6、进一步地，所述模拟箱的下部开设有与蓄水层相通的出气孔，所述真空气管的一端连接至所述出气孔处，在出气孔的作用下，便于真空泵对蓄水层抽真空，通过负压放大降雨入渗效应以模拟实际降雨入渗情况。

7、进一步地，所述模拟箱的下部还开设有与所述蓄水层相通的出水口，通过出水口可将渗至蓄水层中的水排出模拟箱。

8、通过上述技术方案，本实用新型的有益效果为：

9、本实用新型的结构简单、使用效果较好，能够充分模拟实际降雨入渗的情况，以充分反应降雨情况下土体和隧道之间的实际情况，便于研究降雨入渗对盾构隧道的影响；能够实现在填土体表面均匀降雨的效果，且能够精准控制降雨量，可调节模拟降雨强度和降雨时间，适用于模拟不同降雨强度下的降雨入渗情况。

10、本实用新型通过将隧道模型放置在填土体内部，在模拟降雨入渗过程中，可以达到模拟实际降雨入渗对盾构隧道产生影响的效果；其中通过降雨机构的降雨组件能够实现在填土体表面均匀降雨的效果，同时通过流量检测计可以测量输送至降雨组件的水量，达到精准控制降雨量的效果。

11、本实用新型通过真空泵对蓄水层中空气的抽离，使得蓄水层中形成负压，并在过气孔的作用，使填土体内和填土体上表面的积水下降，放大蓄水层上方填土体中降雨入渗的情况，更符合实际降雨入渗情况。

技术特征：

1.模拟降雨入渗对盾构隧道影响的试验装置，其特征在于，包括降雨机构和模拟箱（7），所述降雨机构包括蓄水箱（1）和输水导管（2），所述输水导管（2）的一端与所述蓄水箱（1）相连通，所述输水导管（2）上布设有多个位于所述模拟箱（7）上方的降雨组件，所述输水导管（2）上还设置有水泵（3）；

2.根据权利要求1所述的模拟降雨入渗对盾构隧道影响的试验装置，其特征在于，所述输水导管（2）上还设置有流量检测计（4）。

3.根据权利要求1所述的模拟降雨入渗对盾构隧道影响的试验装置，其特征在于，所述降雨组件包括与所述输水导管（2）相通的输水支管（5），所述输水支管（5）的下端伸入模拟箱（7）内、且端部连接有降雨喷头（6）。

4.根据权利要求1所述的模拟降雨入渗对盾构隧道影响的试验装置，其特征在于，所述模拟箱（7）的下部开设有与蓄水层（13）相通的出气孔（15），所述真空气管（17）的一端连接至所述出气孔（15）处。

5.根据权利要求1所述的模拟降雨入渗对盾构隧道影响的试验装置，其特征在于，所述模拟箱（7）的下部还开设有与所述蓄水层（13）相通的出水口（14）。

技术总结
本技术涉及实验设备技术领域，具体涉及模拟降雨入渗对盾构隧道影响的试验装置。本装置包括降雨机构和模拟箱，降雨机构包括蓄水箱和输水导管，所述输水导管的一端与所述蓄水箱相连通，输水导管上布设有多个位于所述模拟箱上方的降雨组件，所述模拟箱内下部设置有支撑板，所述支撑板上间隔布设有多个过气孔，支撑板的顶部设置有过滤层，所述过滤层的顶部设置有填土体，填土体的内部埋设有隧道模型，所述模拟箱的一侧设置有真空组件，本技术的结构简单、使用效果好，能够充分模拟实际情况的降雨入渗情况，以充分反应降雨情况下土体和隧道之间的实际情况，同时可适用于模拟不同降雨强度下的降雨入渗情况。

技术研发人员：郭成超,郑行,雷应钦,杨晓东,董任翔
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：20230804
技术公布日：2024/2/19