地下工程模型试验中充填裂隙填筑与监测元件埋设的方法
【专利摘要】本发明公开了地下工程模型试验中充填裂隙填筑与监测元件的埋设方法包括：(a)裂隙定位；(b)挖槽；(c)充填物；(d)位移计埋设；(e)内部光纤渗压埋设；(f)断面电阻渗压埋设；(g)电阻应变砖埋设；(h)分层定位；(i)充填裂隙形成。本发明操作方便，系统性强。定位准确，能够有效改善模型试验的试验手段，提高试验结果的可靠性。
【专利说明】地下工程模型试验中充填裂隙填筑与监测元件埋设的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及试验模型领域，具体涉及地下工程模型试验中充填裂隙填筑与监测元件埋设方法。
【背景技术】
[0002]地下工程模型试验是对地下工程进行仿真模拟，指导地下工程设计和施工的一种有效的方法和手段。地下工程模型试验是按照相似比和相似理论将实际工程按照一定的比例缩小成一个模型，并对模型体进行相应的操作以模拟实际工程。因此，在按照相似理论进行缩小时，应尽量保重实际工程中的技术手段，例如:充填裂隙填筑与元件埋设的方法能够在模型试验中得到体现。
[0003]在地下工程模型试验中进行元件埋设时，将元件准确的放到设计好的位置是试验结果准确可靠的前提，但是由于模型的尺寸的限制以及进行模型试验时工具的限制，对元件进行准确的埋设有一定难度。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术存在的不足，本发明公开了地下工程模型试验中充填裂隙填筑与监测元件埋设方法，结构简单、定位准确、操作方便能够准确高效的完成充填裂隙填筑工作。
[0005]为实现上述目的，本发明的具体方案如下:
[0006]地下工程模型试验中充填裂隙填筑与监测元件埋设的方法，包括以下步骤:
[0007]步骤一:对充填裂隙的定位；
[0008]步骤二:挖槽:在裂隙定位处进行挖槽；
[0009]步骤三:位移计埋设:当开挖到设定深度后，将多点位移计放入到已经开挖好的槽内；
[0010]步骤四:光纤渗压元件埋设:进行裂隙定位并埋设光纤渗压元件；
[0011]步骤五:断面电阻渗压元件埋设:进行裂隙定位并在裂隙周壁外部与监测断面之间埋设电阻式渗压元件；
[0012]步骤六:电阻应变砖元件埋设:进行裂隙定位并选择裂隙的四个边角处作为监测点埋设电阻应变砖元件，埋设元件时根据监测点的位置逐层进行埋设监测点，埋设监测点过程中，需重新定位，分层压实；
[0013]步骤七:分层定位:随着模型体的填筑厚度增加，继续逐层对裂隙的展布与延伸进行定位，并在模型体填筑过程中，对裂隙进行保护，最后充填裂隙形成。
[0014]所述步骤一中在裂隙定位时，根据实际工程中裂隙与隧道的位置关系，换算出模型试验中隧道与充填裂隙对应的位置关系，对充填裂隙进行定位；
[0015]当模型体填筑到设定位置后，利用卷尺、角尺和测角器量测裂隙的平面展布，进行裂隙定位。
[0016]所述步骤三中位移计埋设的过程是:按照步骤一的裂隙定位方式进行裂隙定位，裂隙底部和两窄边中部各布置一个多点位移计多点位移计。
[0017]所述步骤四中光纤渗压元件埋设时，采用三根铁丝棒对光纤渗压元件进行空间固定。
[0018]所述步骤六中电阻应变砖元件埋设的具体过程是:
[0019](6-1).对隧道内的裂隙进行定位；
[0020](6-2).在充填裂隙的监测点处埋设电阻应变砖；
[0021](6-3).由模型的侧壁引出导线；
[0022](6-4).逐层回填充填材料并夯实。
[0023]上述技术方案通过对在裂隙的中间垂直方向上、中、下处；四个边角处以及裂隙底部和两窄边中部布置的监测点，分别监测试验过程中岩溶裂隙充填物内部的渗透压力变化情况，交接面位移情况及裂隙边缘围岩应力变化情况。首先对裂隙进行定位，之后挖槽并依据设计的监测点进行电子元件的精确埋设。为避免元件随充填体的失稳发生移动，埋设时元件采取有效的固定措施，以避免不同埋设元件间的相互接触，从而提高了实验数据的准确性。填筑紧随不同高度的元件埋设之后分层进行并逐层夯实。随着模型体的填筑厚度增加，继续逐层对裂隙的展布与延伸进行定位，并在模型体填筑过程中，对裂隙进行保护，最后形成充填裂隙。上述技术方案可以做到对元件进行精确的定位埋设，从而提高了试验结果的可靠性。
[0024]本发明的有益效果:
[0025]与现有技术相比，本发明方法具有以下优点:
[0026]I)本发明操作过程主要步骤为:裂隙定位一监测元件的埋设一引出元件导线一裂隙材料回填一回填材料的逐层夯实，操作非常方便。通过对在裂隙上布置的监测点，可以实时监测并输出试验过程中岩溶裂隙充填物内部的渗透压力变化情况，交接面位移情况及裂隙边缘围岩应力变化情况，系统性较强。
[0027]2)在埋设过程中，该套系统方法是逐层定位、逐层埋设，并采取固定措施加固已定位的元件，避免不同埋设元件间的相互接触，从而提高了实验数据的准确性，进而提高试验结果的可靠性。
[0028]3)本发明解决了模型试验中裂隙定位不准确的问题，与前人的研宄相比，本发明操作简单、使用方便、定位准确，能够有效改善模型试验的试验手段，提高试验结果的可靠性，与工程实践更接近，所得出的地质力学形似模型试验研宄成果适用范围更广。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1检测元件埋设流程图。
【具体实施方式】
:
[0030]下面结合附图对本发明进行详细说明:
[0031]如图1所示，地下工程模型试验中充填裂隙填筑与监测元件埋设方法包括:(a)裂隙定位；(b)挖槽；(C)充填物；(d)位移计埋设；(e)内部光纤渗压埋设；(f)断面电阻渗压埋设；(g)电阻应变砖埋设；(h)分层定位；⑴充填裂隙形成。
[0032]根据充填裂隙与隧道的位置关系，利用卷尺、角尺和测角器量测裂隙的平面展布，进行裂隙定位；随着模型体的填筑厚度增加，继续逐层对裂隙的展布与延伸进行定位，并在模型体填筑过程中，对裂隙进行保护。
[0033]为了对充填体内部进行监测，需要埋设渗压、位移和应变元件。
[0034]充填体内部渗压监测采用光纤渗压元件，其体积小更适合埋设；裂隙周壁外部与监测断面之间埋设电阻式渗压。
[0035]测试元件由于埋设在模拟材料中，通常同模拟材料发生摩擦等相互作用，对试验数据造成影响，应尽量采取措施降低其相互作用。多点位移计通过聚四氟乙烯材料减小摩擦，以保证数据精确，定位要求更加精确，一般放置测点后先回填材料。
[0036]由于本次试验采取倾斜填料，为了保证监测元件的成活率，采取挖槽埋设法。受倾斜填料的影响，需要同时埋设不同高度不同断面的监测点。埋设监测点过程中，需准确定位，分层压实。
[0037]地下工程模型试验中充填裂隙填筑与监测元件埋设方法，包括以下步骤:
[0038]I)根据充填裂隙与隧道的位置关系，当模型体填筑到设计位置后，利用卷尺、角尺和测角器量测裂隙的平面展布，进行裂隙定位进而在裂隙定位处进行挖槽。
[0039]2)当开挖到一定深度后，将多点位移计放入到已经开挖好的槽内，多点位移计通过聚四氟乙烯材料减小摩擦，以保证数据精确，定位要求更加精确，一般放置测点后先回填材料，具体埋设过程为:定位一放置一回填一填料一夯实。
[0040]3)按照步骤I的方法进行定位并埋设内部光纤渗压元件，埋设时应尽量靠近裂隙体边壁使其对充填体的影响降低；为避免元件随充填体的失稳发生移动，采用三根细铁丝棒对其进行空间固定。
[0041]4)按照步骤I的方法进行定位并在裂隙周壁外部与监测断面之间埋设电阻式渗压，电阻式渗压外壳坚硬可消除在模型体填筑过程中夯实作业对元件的影响。
[0042]5)按照步骤I的方法进行定位并埋设电阻应变砖元件，受倾斜填料的影响，需要同时埋设不同高度不同断面的监测点。埋设监测点过程中，需准确定位，分层压实。具体埋设过程为:定位一置砖一引线一回填一夯实。
[0043]6)随着模型体的填筑厚度增加，继续逐层对裂隙的展布与延伸进行定位，并在模型体填筑过程中，对裂隙进行保护，这样，充填裂隙就形成了。
【权利要求】
1.地下工程模型试验中充填裂隙填筑与监测元件埋设的方法，其特征是，包括以下步骤: 步骤一:对充填裂隙的定位； 步骤二:挖槽:在裂隙定位处进行挖槽； 步骤三:位移计埋设:当开挖到设定深度后，将多点位移计放入到已经开挖好的槽内； 步骤四:光纤渗压元件埋设:进行裂隙定位并埋设光纤渗压元件； 步骤五:断面电阻渗压元件埋设:进行裂隙定位并在裂隙周壁外部与监测断面之间埋设电阻式渗压元件； 步骤六:电阻应变砖元件埋设:进行裂隙定位并选择裂隙的四个边角处作为监测点埋设电阻应变砖元件，埋设元件时根据监测点的位置逐层进行埋设监测点，埋设监测点过程中，需重新定位，分层压实； 步骤七:分层定位:随着模型体的填筑厚度增加，继续逐层对裂隙的展布与延伸进行定位，并在模型体填筑过程中，对裂隙进行保护，最后充填裂隙形成。
2.如权利要求1所述的地下工程模型试验中充填裂隙填筑与监测元件埋设的方法，其特征是，所述步骤一中在裂隙定位时，根据实际工程中裂隙与隧道的位置关系，换算出模型试验中隧道与充填裂隙对应的位置关系，对充填裂隙进行定位； 当模型体填筑到设定位置后，利用卷尺、角尺和测角器量测裂隙的平面展布，进行裂隙定位。
3.如权利要求2所述的地下工程模型试验中充填裂隙填筑与监测元件埋设的方法，其特征是，所述步骤三中位移计埋设的过程是:按照步骤一的裂隙定位方式进行裂隙定位，裂隙底部和两窄边中部各布置一个多点位移计多点位移计，埋设完原件后进行材料回填，并在不同深度元件的埋设及材料回填完成后逐层夯实。
4.如权利要求1所述的地下工程模型试验中充填裂隙填筑与监测元件埋设的方法，其特征是，所述步骤四中光纤渗压元件埋设时，采用三根铁丝棒对光纤渗压元件进行空间固定。
5.如权利要求1所述的地下工程模型试验中充填裂隙填筑与监测元件埋设的方法，其特征是，所述步骤六中电阻应变砖元件埋设的具体过程是: (6-1).对隧道内的裂隙进行定位； (6-2).在充填裂隙的监测点处埋设电阻应变砖； (6-3).由模型的侧壁引出导线； (6-4).逐层回填充填材料并夯实。
【文档编号】G01N33/00GK104483446SQ201410587444
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】石少帅, 吴静, 李术才, 李利平, 王康, 许振浩, 张乾青, 王旌, 卜林 申请人:山东大学