1.一种强降雨诱发山岭隧道淹没与抽排过程试验系统,其特征在于,包括:
密封箱体(1),所述密封箱体(1)的顶面设置为开放端,所述密封箱体(1)的底面固接有基础底座(2),所述密封箱体(1)外套设有地应力加载装置,所述密封箱体(1)内设置有围岩模拟层(4),所述密封箱体(1)的底部连通设置有排水装置,所述围岩模拟层(4)内贯穿设置有隧道模型(5),且所述隧道模型(5)的两端分别与所述密封箱体(1)的两相对侧面连通设置;
模拟装置,所述模拟装置包括洞内水压模拟装置,所述洞内水压模拟装置设置在所述隧道模型(5)内,所述密封箱体(1)内设置有洞外水压模拟装置,所述洞内水压模拟装置连通设置有抽排装置,所述隧道模型(5)上设置有数据监测装置;
所述洞内水压模拟装置包括柔性水囊(6),所述柔性水囊(6)设置在所述隧道模型(5)内,所述柔性水囊(6)内设置有若干金属支撑杆(7),所述金属支撑杆(7)与所述隧道模型(5)夹持所述柔性水囊(6),所述柔性水囊(6)与所述隧道模型(5)内腔形状相适配,所述柔性水囊(6)的两端分别开设有内注水孔和内排水孔,所述内注水孔连通设置有内注水导管(8)的一端,所述内注水导管(8)的另一端连通设置有内注水泵(9),所述内注水导管(8)上依次设置有内水压计(10)和内阀门(11)。
2.根据权利要求1所述的一种强降雨诱发山岭隧道淹没与抽排过程试验系统,其特征在于:所述洞外水压模拟装置包括外注水泵(12),所述外注水泵(12)的输出端通过外注水导管(13)与所述密封箱体(1)顶部连通设置,所述外注水导管(13)上依次设置有外水压计(14)和外阀门(15)。
3.根据权利要求2所述的一种强降雨诱发山岭隧道淹没与抽排过程试验系统,其特征在于:所述抽排装置包括抽水泵(16),所述抽水泵(16)输出端和输入端分别通过抽排导管(17)与所述内排水孔和存水箱(18)连通设置,所述抽排导管(17)上设置有流速控制阀(19)。
4.根据权利要求3所述的一种强降雨诱发山岭隧道淹没与抽排过程试验系统,其特征在于:所述数据监测装置包括监测计算机(20),所述监测计算机(20)电性连接有静态应变采集仪(21),所述隧道模型(5)的内壁和外壁上对应设置有若干应变片(22)和光栅位移传感器(23),所述隧道模型(5)外的所述围岩模拟层(4)对应嵌设有微型土压力盒(24)和微型水压计(25),所述应变片(22)、所述光栅位移传感器(23)、所述微型土压力盒(24)和所述微型水压计(25)均与所述静态应变采集仪(21)电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种强降雨诱发山岭隧道淹没与抽排过程试验系统,其特征在于:所述排水装置包括排水管(26),所述排水管(26)的一端与所述密封箱体(1)的侧面底部连通设置,所述排水管(26)另一端连通设置有排水箱(27)。
6.根据权利要求5所述的一种强降雨诱发山岭隧道淹没与抽排过程试验系统,其特征在于:所述地应力加载装置包括反力架(28),所述反力架(28)套设在所述密封箱体(1)的外部,且所述反力架(28)的底部与所述基础底座(2)顶面两侧固接,所述反力架(28)的底面固接有油压泵(29),所述油压泵(29)的输出端固接有竖向位移动作器(30),所述竖向位移动作器(30)底部抵接有打孔钢垫板(31),所述竖向位移动作器(30)上设置有压力传感器,所述打孔钢垫板(31)上开设有若干通孔,所述打孔钢垫板(31)的底面与所述围岩模拟层(4)顶面抵接,所述压力传感器和所述油压泵(29)电性连接有控制计算机(32)。
7.根据权利要求6所述的一种强降雨诱发山岭隧道淹没与抽排过程试验系统,其特征在于:所述围岩模拟层(4)由石英砂、凡士林和重晶石粉混合制成。
8.根据权利要求7所述的一种强降雨诱发山岭隧道淹没与抽排过程试验系统,其特征在于:所述密封箱体(1)包括外框架,所述外框架固接在所述基础底座(2)上,所述外框架的周面固接有有机玻璃面板,所述有机玻璃面板侧面设置有加强肋(3),所述加强肋(3)的两端分别与所述外框架固接。
9.一种强降雨诱发山岭隧道淹没与抽排过程试验方法,根据权利要求8所述的一种强降雨诱发山岭隧道淹没与抽排过程试验系统,其特征在于,包括如下步骤:S1、在隧道模型(5)上粘贴应变片(22)和光栅位移传感器(23),向密封箱体(1)内装填围岩模拟层(4)后将隧道模型(5)进行埋设同时布置微型土压力盒(24)和微型水压计(25),并将其与静态应变仪和检测计算机电性连接;
S2、安装地应力加载装置和模拟装置,同时启动控制油压泵(29)液压的控制计算机(32),使竖向位移作动器的底面与打孔钢板刚好接触,根据所研究的工程情况施加初始水压和土压;
S3、待围岩模拟层(4)固结完成后,进行分阶段调整隧道模型(5)洞内、洞外水压和土压,使隧道模型(5)经受试验设计的所有水、土压力组合情况,并利用隧道模型(5)上安装的数据监测装置记录隧道模型(5)的变形和受力响应;
S4、将水压、土压完全卸载,试验结束。