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专利号: 2018104263023
申请人: 洛阳理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种深埋硐室先加载后开挖的试验模型,其特征在于:包括围岩模拟块(1)、贯穿开设在围岩模拟块(1)中的硐室模拟腔(3)以及设置在硐室模拟腔(3)中的临时支护机构(2),临时支护机构(2)包括与硐室模拟腔(3)形状相对应的刚性承载管(206),在刚性承载管(206)的外壁上设有石蜡层(205)、用于将石蜡层(205)融化以模拟硐室开挖卸载的电热丝(201)以及用于将融化后的石蜡导入至刚性承载管(206)内腔中的多个排蜡孔(204);

刚性承载管(206)采用非导电的聚乙烯硬塑料材质制作;

硐室模拟腔(3)通过临时支护机构(2)与围岩模拟块(1)采用分层夯筑的方式一体成型;

通过上述的深埋硐室先加载后开挖的试验模型进行深埋硐室先加载后开挖的试验方法,包括以下步骤:

1)、首先根据试验拟开挖硐室的形状预制刚性承载管(206),并在刚性承载管(206)的管壁上间隔开设多个排蜡孔(204),然后在刚性承载管(206)的外壁上以螺旋盘绕方式设置电热丝(201),最后在刚性承载管(206)的外壁上均匀浇筑石蜡层(205),即制得临时支护机构(2);

2)、按照8‑12:2.5:1的质量比例分别称取沙、水泥以及水,将沙和水泥均匀搅拌后加入水并再次搅拌均匀制得混合料;

3)、首先将顶部敞口的模具水平放置,取部分步骤2)中制得的混合料分层回填至模具底部并夯实,然后将步骤1)中制得的临时支护机构(2)放置在模具中并位于夯实层上,将临时支护机构(2)上的电热丝(201)的端部放置在模具以外,取剩余部分步骤2)中制得的混合料分层回填至磨具中并夯实,最后将模具塑封包装,待经26‑30天养护期后,脱模取样即制得深埋硐室先加载后开挖的试验模型;

4)、将步骤3)中制得的深埋硐室先加载后开挖的试验模型安装在专用三向加载设备上,通过专用三向加载设备的压头对深埋硐室先加载后开挖的试验模型的六个面进行均匀的外部加载,直至到达指定荷载后停止外部加载并稳定载荷;

5)、按照实验硐室开挖顺序,依次对设置在刚性承载管(206)上的电加热丝通电加热,使刚性承载管(206)上的石蜡层(205)分段熔化并通过排蜡孔(204)流入刚性承载管(206)中,通过石蜡层(205)的融化实现临时支护机构(2)对硐室模拟腔(3)内壁的卸载,以模拟硐室开挖过程;

6)、将深埋硐室先加载后开挖的试验模型从专用三向加载设备上取下,将临时支护机构(2)从硐室模拟腔(3)中掏出,将围岩模拟块(1)破开并记录围岩模拟块(1)的破坏区域和范围。

2.根据权利要求1所述的一种深埋硐室先加载后开挖的试验模型,其特征在于:电热丝(201)呈螺旋状绕设在刚性承载管(206)的外壁上,电热丝(201)的两端分别均设置在围岩模拟块(1)外部,电热丝(201)的两端之间连接有电源(202)以及用于控制电热丝(201)通电的开关(203)。

3.根据权利要求2所述的一种深埋硐室先加载后开挖的试验模型,其特征在于:电热丝(201)的数量为多根,任意一根电热丝(201)的两端均设有与该电热丝(201)在刚性承载管(206)上的分布位置相对应的标识。

4.根据权利要求1所述的一种深埋硐室先加载后开挖的试验模型,其特征在于:围岩模拟块(1)为长方体,硐室模拟腔(3)沿围岩模拟块(1)的长度或宽度方向分布。