(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211225126.X (22)申请日 2022.10.09 (71)申请人 内蒙古自治区交通建 设工程质量 监 测鉴定站 （内蒙古自治区交通 运输 科学发展研究院） 地址 010000 内蒙古自治区呼和浩特市新 城区哲里木路北口 (72)发明人 高军　张洪伟　高源　林晓　许丹　 王学营　谢春磊　薛惠玲　刘振正　 朱广河　赵鑫　王拥己　万瑶宇　 高宇馨　王更峰　刘仍兵　 (74)专利代理 机构 北京冠和权律师事务所 11399 专利代理师 陈姣姣(51)Int.Cl. G01N 3/12(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种富水断层 隧道动水压模型试验装置及 方法 (57)摘要 本发明提供了一种富水断层隧道动水压模 型试验装置及方法， 包括， 试验箱， 试验箱四周设 有若干进水口， 试验箱内设有土层和隧道模型， 土层覆盖在隧道模型上， 土层内埋设若干力传感 器， 隧道模型上设有若干通孔， 隧道模型内还设 有若干导流管和排水槽， 通孔位于导流管上侧， 导流管的下侧出水端位于排水槽上侧， 且通孔内 设有孔隙水压力计。 本发明通过改变不同的进水 口的进水状态 来改变试验箱内的水流方向， 从而 模拟不同的地下水流动状态， 而在土层内埋设若 干力传感器和在通孔内设有孔隙水压力计， 可以 更好的计算水对隧道模型的压力， 从而更好完成 隧道设计 。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115452597 A 2022.12.09 CN 115452597 A 1.一种富水断层隧道动水压模型试验装置， 其特征在于， 包括试验箱(1)， 试验箱(1)四 周设有若干进水口(3)， 试验箱(1)内设有土层(34)和隧道模 型(7)， 土层(34)覆盖在隧道模 型(7)上， 土层(34)内埋设若干力传感器， 隧道模型(7)上设有若干通孔(12)， 隧道模型(7) 内还设有若干导流管(11)和排水槽(13)， 通孔(12)位于导流管(11)上侧， 导流管(11)的下 侧出水端位于排水槽(13)上侧， 且通 孔(12)内设有孔隙水压力计。 2.根据权利要求1所述的一种富水断层隧道动水压模型试验装置， 其特征在于， 还包 括， 计算机(6)， 所述计算机(6)分别电连接第一摄像模组(5)和第二摄像模组(8)， 所述试验 箱(1)上端可拆卸设有透明顶板(2)， 且 试验箱(1)前侧设有玻璃 面板(4)， 玻璃 面板(4)前侧 设有第一摄像模组(5)， 透明顶板(2)上侧设有第二摄像模组(8)， 且所述计算机(6)无线传 输连接力传感器和孔隙水压力计。 3.根据权利要求2所述的一种富水断层隧道动水压模型试验装置， 其特征在于， 试验箱 (1)四周内壁上设有若干竖向加强筋(9)和若干横向加强筋(10)， 位于试验箱(1)前侧壁上 的竖向加强筋(9)和横向加强筋(10)在玻璃面板(4)处断开。 4.根据权利要求2所述的一种富水断层隧道动水压模型试验装置， 其特征在于， 导流管 (11)呈弧形， 且导流管(11)上开设有水槽， 水槽位于通孔(12)下侧， 隧道模型(7)包括水平 底板和弧形顶板， 导流管(11)通过若干管卡固定于弧形顶板上， 所述水平底板上左右对称 开设有排水槽(13)， 所述排水槽(13)内设有排水管， 排水管向下贯通出隧道模 型(7)和试验 箱(1)， 且排水管与隧道模型(7)和试验箱(1)贯通位置固定连接， 且所述排水管上设有水 阀。 5.根据权利要求1所述的一种富水断层隧道动水压模型 试验装置， 其特 征在于， 还包括， 辅助装置(21)， 辅助装置(21)包括两个左右对称的第一试验板(14)， 第一试验 板(14)后端相互靠近的一侧固定设有第二试验板(27)， 第一试验板(14)下端固定设置第三 试验板(16)， 且第三试验板(16)的厚度是第一试验板(14)的一半， 第三试验板(16)下端 固 定设置底板(18)， 底板(18)后端与第二试验板(27)固定连接， 底板(18)上固定设有若干复 位弹簧(19)， 复位弹簧(19)上端 固定连接安装板(17)， 安装板(17)左右两侧与第三试验板 (16)滑动连接， 且安装板(17)可与第一试验板(14)下端抵接， 试验箱(1)可拆卸的滑动设置 于安装板(17)上。 6.根据权利要求5所述的一种富水断层隧道动水压模型试验装置， 其特征在于， 第 一试 验板(14)上设有贯通槽(29)， 所述贯通槽(29)内滑动设有滑动板(28)， 右侧的所述滑动板 (28)右端 固定设有驱动电机(15)， 所述驱动电机(15)的左侧输出端 固定连接转动杆(26)， 所述转动杆(26)向左穿过右侧的所述滑动板(28)， 且转动杆(26)与右侧的所述滑动板(28) 转动连接， 所述转动杆(26)左端与左侧的所述滑动板(28)转动连接， 所述转动杆(26)上左 右对称固定设有凸轮(24)， 所述安装板(17)上左右对称的固定设有固定块(20)， 所述固定 块(20)可与凸轮(24)相接触。 7.根据权利要求6所述的一种富水断层隧道动水压模型试验装置， 其特征在于， 所述转 动杆(26)上左右对称固定设有齿轮(22)， 所述齿轮(22)位于凸轮(24)相互远离的一侧， 所 述第一试验板(14)相互靠近的一侧固定设有齿条(31)， 所述齿条(31)与齿轮(22)啮合连 接。 8.根据权利要求7所述的一种富水断层隧道动水压模型试验装置， 其特征在于， 所述凸权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115452597 A 2轮(24)前侧固定设有第一磁块(23)， 所述齿轮(22)后侧固定设有第二磁块(32)， 且所述第 一磁块(23)和第二磁块(32)延凸轮(24)的中轴线前后对称设置， 且 所述第一磁块(23)和第 二磁块(32)的磁性相反， 所述试验箱(1)前侧左右对称固定设有第三磁块(25)， 且 所述第三 磁块(25)的磁性与第一磁块(23)磁性相同。 9.根据权利要求8所述的一种富水断层隧道动水压模型试验装置， 其特征在于， 所述第 二试验板(27)前侧固定设有 若干缓冲弹簧(3 3)， 所述缓冲弹簧(3 3)前侧与试验箱(1)抵 接； 所述第三试验板(16)和底板(18)前侧固定设置有挡板(30)， 且所述挡板(30)后侧与安 装板(17)滑动连接， 且安装板(17)后侧与第二试验板(27)滑动连接 。 10.一种试验方法， 用于使用如权利要求1 ‑9所述的一种富水断层隧道动水压模型试验 装置进行 试验， 其特 征在于： S1： 在试验箱(1)内放入隧道模型(7)并固定， 并在 隧道模型(7)上覆盖土层(34)并夯 实， 在每隔5 cm厚的土层(34)内设置力传感器； S2： 在试验箱(1)的左侧面的进水口(3)处通过水泵和水管通入水， 等待水通过通孔 (12)、 导流管(11)进入排水槽(13)， 待通孔(12)内的孔隙水压力计检测值趋于稳定时， 关闭 水泵； S3： 分别在试验箱(1)的右侧面、 前侧面及后侧面通过水泵和水管通入水， 并重复S2的 操作； S4： 通过水泵调节进水口(3)处的流 量， 并重复S2 ‑S3的操作。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115452597 A 3