本發(fā)明創(chuàng)造屬于隧道突水試驗，具體涉及一種考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法。

背景技術(shù)：

1、巖溶隧道突水突泥災害的發(fā)生主要涉及到災害源、災變源通道和隔水阻泥巖體三部分，災害源作為突水突泥災害的源動力，災害源不同必然導致巖溶隧道突水突泥災變機理的差異。巖溶隧道突水突泥災害源是由固體泥砂、液體巖溶水和內(nèi)部封存氣體中的一種或多種組合而成的復雜介質(zhì)系統(tǒng)，隨著災害源埋深的增加，其固-液-氣三相混合特征更為顯著，且封存在溶腔內(nèi)部的氣體極可能處于高壓狀態(tài)。隧道施工接近固-液-氣三相混合體充填的高壓儲能災害源時，一旦災害源與隧道間隔水阻泥巖體安全厚度不足，便發(fā)生破裂失穩(wěn)，從而喪失屏障功能，誘發(fā)突水突泥災害，地下水、泥砂以及氣體大量噴薄涌出。

2、然而在現(xiàn)有技術(shù)中，并沒有一種能夠真實模擬災害源物質(zhì)在不同情況下自然沉積、以及災害源物質(zhì)在高壓情況下發(fā)生突水的真實情況。

3、因此，需要提供一種針對上述現(xiàn)有技術(shù)不足的改進技術(shù)方案。

4、發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)容

5、本發(fā)明創(chuàng)造的目的在于提供一種考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

6、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造提供如下技術(shù)方案：

7、一種考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，所述試驗方法包括以下步驟：

8、步驟1，將沉積箱通過軟管連接在流槽底部的穿孔上，調(diào)節(jié)流槽的傾斜角度至設(shè)定角度，并向沉積箱與流槽中始終沖入流水，使沉積箱與流槽處于充滿水的狀態(tài)；

9、步驟2，將設(shè)定好顆粒配比的泥砂混合物充分攪拌，然后將泥砂混合物流入流槽中，待泥砂混合物在沉積箱中沉積至設(shè)定高度后，停止投放泥砂混合物，并停止沖水；

10、步驟3，將沉積箱從流槽底部取下，在靜置沉淀設(shè)定設(shè)計后，打開沉積箱底部的放水閥，以排出沉積箱中多余的水，以加速泥砂混合物在沉積箱中的沉積固結(jié)；

11、步驟4，記錄沉積箱內(nèi)部泥砂混合物的沉積層理及沉積形態(tài)；

12、步驟5，在沉積箱中埋設(shè)傳感器組件，通過傳感器組件監(jiān)測沉積箱內(nèi)部氣壓、滲壓與水壓各參數(shù)情況；

13、步驟6，將沉積箱連接在高壓水組件上，并對沉積箱做密封處理；

14、步驟7，通過高壓水組件向密封狀態(tài)的沉積箱內(nèi)注水至設(shè)定高度，使沉積箱中壓力逐漸變大，并記錄沉積箱內(nèi)部壓力變化情況下沉積箱內(nèi)部氣壓、滲壓與水壓各參數(shù)的變化情況；

15、步驟8，打開沉積箱底部的突水閥門，觀察記錄沉積箱內(nèi)部高壓狀態(tài)下泥砂混合物、水、氣三相混合體的涌出過程。

16、如上所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，優(yōu)選的，所述高壓水組件包括空壓機、空氣泵與儲水罐，所述空壓機用于為空氣泵提供氣源動力；所述空氣泵連接在儲水罐上，用于對儲水罐中液體提供穩(wěn)定壓力；所述儲水罐連接在沉積箱的注水口上，用于箱沉積箱中注水。

17、如上所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，優(yōu)選的，所述沉積箱上的注水口的高度高于沉積箱內(nèi)泥砂混合物的沉積高度。

18、如上所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，優(yōu)選的，所述流槽架設(shè)在兩個支架上，流槽與兩個支架均轉(zhuǎn)動連接；其中至少一個支架為可升降支架。

19、如上所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，優(yōu)選的，所述可升降支架包括底座與升降架，所述升降架沿豎直方向?qū)虬惭b在底座中；

20、所述底座上固定安裝有螺母套筒，所述升降架上轉(zhuǎn)動安裝有絲桿，所述絲桿螺紋轉(zhuǎn)配在螺母套筒中；

21、在絲桿的頂部安裝有從動錐齒輪，在升降架上轉(zhuǎn)動安裝有主動錐齒輪，所述主動錐齒輪與從動錐齒輪嚙合傳動。

22、如上所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，優(yōu)選的，所述沉積箱內(nèi)還設(shè)置有傳感器組件；所述傳感器組件信號連接信息采集儀與信息處理系統(tǒng)。

23、如上所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，優(yōu)選的，所述傳感器組件包括多個土壓力盒，多個土壓力盒沿豎直方向布置在沉積箱內(nèi)，且土壓力盒的最高布置高度低于泥砂混合物的高度。

24、如上所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，優(yōu)選的，所述傳感器組件包括多個位移計，多個位移計沿豎直方向布置在沉積箱中，且位移計的最高布置高度低于泥砂混合物的沉積高度。

25、如上所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，優(yōu)選的，所述傳感器組件包括多個滲壓計，多個滲壓計沿豎直方向布置在沉積箱中，且滲壓計的最高布置高度低于泥砂混合物的沉積高度。

26、如上所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，優(yōu)選的，所述傳感器組件還包括至少一個水壓計與至少一個氣壓計；

27、所述水壓計的布置高度高于泥砂混合物沉積高度，且低于注水高度；

28、所述氣壓計的布置高度高于注水高度。

29、有益效果：

30、在該試驗方法中，在需要調(diào)節(jié)流槽傾斜角度時，使其中一個可升降支架進行豎直方向的升降位移，從而使流槽的一端上升或下降，進而改變整個流槽的傾斜角度，以使泥砂混合物能夠在不同坡度的流槽中進行流動，以模擬泥砂混合物不同地質(zhì)情況下，表現(xiàn)出不同流速的真實情況。

31、同時，在泥砂混合物沉積固結(jié)完畢后，將沉積箱完全密封，并注水至設(shè)定高度，其中注水口高于泥砂混合物沉積高度，從而避免注水直接沖擊泥砂混合物；注水后使沉積箱中高壓狀態(tài)的泥砂混合物、水、氣三相混合體，以模擬真實地質(zhì)情況下固-液-氣三相混合體充填的高壓儲能災害源。

32、也即該試驗方法實施了對隧道充填型溶洞災害源物質(zhì)不同地質(zhì)沉積過程，以及高壓猛烈突水災變的試驗模擬，該試驗方法更加貼近于真實地質(zhì)情況，試驗結(jié)果具有較好的真實準確性，可為隧道穿越類似地質(zhì)施工提供較好的借鑒與指導。

技術(shù)實現(xiàn)思路

技術(shù)特征：

1.一種考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，其特征在于，所述試驗方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，其特征在于，所述高壓水組件包括空壓機、空氣泵與儲水罐，所述空壓機用于為空氣泵提供氣源動力；所述空氣泵連接在儲水罐上，用于對儲水罐中液體提供穩(wěn)定壓力；所述儲水罐連接在沉積箱的注水口上，用于箱沉積箱中注水。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，其特征在于，所述沉積箱上的注水口的高度高于沉積箱內(nèi)泥砂混合物的沉積高度。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，其特征在于，所述流槽架設(shè)在兩個支架上，流槽與兩個支架均轉(zhuǎn)動連接；其中至少一個支架為可升降支架。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，其特征在于，所述可升降支架包括底座與升降架，所述升降架沿豎直方向?qū)虬惭b在底座中；

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，其特征在于，所述沉積箱內(nèi)還設(shè)置有傳感器組件；所述傳感器組件信號連接信息采集儀與信息處理系統(tǒng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，其特征在于，所述傳感器組件包括多個土壓力盒，多個土壓力盒沿豎直方向布置在沉積箱內(nèi)，且土壓力盒的最高布置高度低于泥砂混合物的高度。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，其特征在于，所述傳感器組件包括多個位移計，多個位移計沿豎直方向布置在沉積箱中，且位移計的最高布置高度低于泥砂混合物的沉積高度。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，其特征在于，所述傳感器組件包括多個滲壓計，多個滲壓計沿豎直方向布置在沉積箱中，且滲壓計的最高布置高度低于泥砂混合物的沉積高度。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的考慮災害源物質(zhì)沉積-高壓儲能的隧道突水試驗方法，其特征在于，所述傳感器組件還包括至少一個水壓計與至少一個氣壓計；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明創(chuàng)造屬于隧道突水試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種考慮災害源物質(zhì)沉積?高壓儲能的隧道突水試驗方法。在該試驗方法中，通過調(diào)節(jié)流槽的傾斜角度，以使泥砂混合物能夠在不同坡度的流槽中進行流動，以模擬泥砂混合物不同地質(zhì)情況下，表現(xiàn)出不同流速的真實情況。在泥砂混合物沉積固結(jié)完畢后，將沉積箱完全密封，并注水至設(shè)定高度；注水后使沉積箱中高壓狀態(tài)的泥砂混合物、水、氣三相混合體，以模擬真實地質(zhì)情況下固?液?氣三相混合體充填的高壓儲能災害源。也即該試驗方法實施了對隧道充填型溶洞災害源物質(zhì)不同地質(zhì)沉積過程，以及高壓猛烈突水災變的試驗模擬，具有較好的真實準確性。

技術(shù)研發(fā)人員：郭佳奇,黃鑫,陳帆,毋文濤,黃猛,羅文玉,文淵
受保護的技術(shù)使用者：河南理工大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6