技术特征：
1.一种模拟隧道围岩有害气体超前封堵试验的装置，包括装置本体(1)和注浆机构，其特征在于：所述装置本体(1)通过两块隔板(12)将装置本体(1)分为位于左右两侧的两个气仓和位于中部的围岩仓，其中气仓和围岩仓相互连通，所述两块隔板(12)之间配合安装有可拆卸式挡板(11)，所述围岩仓内设有模拟围岩(2)，所述气仓内设有气体浓度传感器(3)，而其中一侧的气仓内设有加热装置(4)，所述气仓内连通有实验有害气体储气罐(5)和残余有害气体储气罐(6)，所述注浆机构用于向模拟围岩(2)内注入浆液。2.根据权利要求1所述的一种模拟隧道围岩有害气体超前封堵试验的装置，其特征在于：所述隔板(12)上设有用于连通气仓和围岩仓的滤网(121)。3.根据权利要求1所述的一种模拟隧道围岩有害气体超前封堵试验的装置，其特征在于：所述气仓内设有温度传感器(8)。4.根据权利要求1所述的一种模拟隧道围岩有害气体超前封堵试验的装置，其特征在于：所述注浆机构由注浆材料搅拌桶(91)、注浆泵(92)和注浆导管(93)，所述注浆泵(92)的一端与注浆材料搅拌桶(91)连通，另一端与注浆导管(93)连通，而注浆导管(93)布设在模拟围岩(2)中。5.根据权利要求1所述的一种模拟隧道围岩有害气体超前封堵试验的装置，其特征在于：所述有害气体储气罐(5)和残余有害气体储气罐(6)通过阀门ⅰ(51)和阀门ⅱ(61)与气仓连通。6.根据权利要求1所述的一种模拟隧道围岩有害气体超前封堵试验的装置，其特征在于：所述气仓上设有与外界连通的进气阀(7)。7.根据权利要求2所述的一种模拟隧道围岩有害气体超前封堵试验的装置，其特征在于：所述滤网(121)为小空隙滤网以确保气体能够流通同时阻隔沙石渗入。8.一种模拟隧道围岩有害气体超前封堵试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.气密性检查：打开阀门ⅰ(51)，通过有害气体储气罐(5)通入一定量检测气体，后关闭阀门ⅰ(51)，若气仓内的气体浓度传感器(3)中气体浓度示数应保持一致且不降低，则本装置气密性良好，随后打开阀门ⅱ(61)排尽装置内检测气体，而后关闭所有阀门；s2.打开可拆卸式挡板(11)，在围岩仓内堆填岩体相似材料进而形成模拟围岩(2)，并在此过程中预制出岩体内的裂隙(21)，随后在既定位置开挖隧道围岩，使裂隙(21)进一步贯通发育，此时将注浆导管(93)布置在隧道围岩的掘进工作面处，在模拟隧道施工完毕后，盖回可拆卸式挡板(11)并确保与两块隔板(12)紧密贴合；s3.打开加热装置(4)，使温度传感器(8)示数为既定试验温度，随后打开阀门ⅰ(51)，通入有害气体；s4.由于左右两个气仓具有温差，左侧箱体中的高温有害气体在通过裂隙(21)渗流到右侧气仓，此时加热后同时每隔一段时间记录下气体浓度传感器(3)和温度传感器(8)示数，待气体浓度传感器(3)和温度传感器(8)的示数变化速率基本维持不变后，随后打开阀门ⅱ(61)排尽装置内有害气体，当左右两边的气体浓度传感器(3)示数为零后关闭所有阀门；s5.重复s1-s3，并在此过程中通过注浆泵(92)向模拟围岩(2)内的隧道围岩的掘进工作面注入浆液，分别记录左右两侧气体浓度传感器(3)的示数变化，并且与步骤s4中的数据
比较，即可分析注浆不同阶段有害气体的封堵效果；s6.试验完成后，先打开阀门ⅱ(61)排尽有害气体后关闭，随后打开进气阀(7)通入空气确保内外气压一致避免内部负压导致滤网(121)压坏或沙石渗入，随后打开可拆卸式挡板(11)取出模拟围岩；s7.对试验过程中左右两侧的气体浓度传感器(3)记录数据进行分析判断超前注浆后对有害气体的封堵效果；s8.若要探究高温有害气体通过模拟围岩的耦合传热机理时，需重复上述步骤s2-s4，可自主选择是否进行注浆，并可通过改变步骤s2中模拟围岩(2)的围岩裂隙(21)以探究在隧道不同围岩裂隙性质下的流固耦合传热。9.根据权利要求8所述的一种模拟隧道围岩有害气体超前封堵试验的方法，其特征在于：所述s2中的检测气体为氮气。
技术总结
本发明提供一种模拟隧道围岩有害气体超前封堵试验的装置及方法，包括装置本体和注浆机构，装置本体通过两块隔板将装置本体分为位于左右两侧的两个气仓和位于中部的围岩仓，其中气仓和围岩仓相互连通，两块隔板之间配合安装有可拆卸式挡板，围岩仓内设有模拟围岩，气仓内设有气体浓度传感器，且其中一侧的气仓内设有加热装置，气仓内连通有实验有害气体储气罐和残余有害气体储气罐，注浆机构用于向模拟围岩内注入浆液。本发明装置可实现在隧道施工前进行模拟超前注浆获得封堵效果数据，模拟实际复杂地质环境并在现场施工之前探究有害气体注浆各阶段的封堵效果并通过试验确定浆液配合比，注浆工艺，注浆压力等参数为现场施工提供理论依据。提供理论依据。提供理论依据。
技术研发人员：刘新荣 王 周小涵 李林鹏 王群力 张吉禄 钟祖良
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022/4/8