海底隧道新型可拓展突水模型试验系统的研制及应用
本文选题：隧道工程 + 流固耦合 ； 参考：《岩石力学与工程学报》2014年12期
【摘要】：基于流固耦合模型试验系统的研究现状及存在问题,以青岛胶州湾海底隧道F4 4断层为研究对象,研制海底隧道新型可拓展突水模型试验系统。该系统由可拓展模型试验台架、涌水量采集量测装置及水位自动提升加载装置组成。试验台架采用高强度钢材及钢化玻璃为主体材料,由多榀独立钢构件及内部高强钢化玻璃观察室栓接组合而成,实现试验过程的可视化并兼具美观性,并可根据试验需要通过多组预留螺栓孔进行纵向尺寸拓展,能够实现对断层等不良地质体的模拟;涌水量采集量测装置由涌水采集器、导水管、流速测量传感器等组成,可实现对断层涌水量的实时监测。同时,研制2种满足流固耦合相似要求的水理性质不同的相似材料,能够很好地模拟断层及普通围岩,满足试验要求,并采用光栅光纤监测元件、微型压力盒全程采集断层、普通围岩处位移、渗压、应力等多元信息。采用上述模型试验系统对断层突水进行物理模拟,揭示开挖及突水灾变演化过程中断层及普通围岩多物理场信息演化规律。试验结果表明该系统稳定可靠,研究方法及结果对今后类似工程的研究具有指导和借鉴意义。
[Abstract]:Based on the current research situation and existing problems of fluid-solid coupling model test system, a new extensible water inrush model test system was developed based on the F4 / 4 fault of Jiaozhou Bay subsea tunnel in Qingdao. The system consists of an extensible model test-bed, a measuring device for collecting and measuring water inflow and an automatic lifting and loading device for water level. The test bench is made of high strength steel and toughened glass as main material, and is composed of several independent steel members and internal high strength toughened glass observation room, which realizes the visualization of the test process and has both aesthetic properties. According to the needs of the test, the longitudinal dimension can be expanded through many groups of reserved bolt holes, which can simulate the bad geological bodies such as faults, and the device for collecting and measuring water inflow is composed of a water gushing collector, a diversion pipe, a velocity measuring sensor, and so on. The real-time monitoring of fault discharge can be realized. At the same time, two kinds of similar materials with different hydrological properties which meet the similar requirements of fluid-structure coupling are developed, which can well simulate faults and ordinary surrounding rocks, meet the test requirements, and adopt grating fiber optic monitoring elements and micro-pressure boxes to collect faults throughout the whole process. Displacement, seepage pressure, stress and other multivariate information of common surrounding rock. The above model test system is used to simulate the water inrush of faults and to reveal the information evolution law of multiple physical fields of faults and surrounding rocks during the evolution of excavation and water inrush. The experimental results show that the system is stable and reliable, and the research methods and results can be used for reference in the future research of similar projects.
【作者单位】： 山东大学岩土与结构工程研究中心;
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2013CB036000) 国家自然科学基金面上基金(51479106) 教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET 11 0317)
【分类号】：U459.5
【参考文献】
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本文编号：1835125
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