本发明涉及隧道工程试验技术领域，尤其涉及一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置和方法。
背景技术：
渗漏水是地下工程最常见病害之一。中国幅员辽阔，随着交通事业的大力发展，已成为世界上隧道建设和运营数量最多的国家，同时城市基础设施建设的发展，地下车库、过街通道、地下商业街、市政管道管廊等的数量也在不断增加。然而，新建的和已有的地下工程，在运营和使用过程中，很大一部分都出现了不同程度的渗漏水问题。地下工程的渗漏问题将会导致工程结构的内部潮湿，使使用功能受到限制；在一些特殊场合，比如：地铁隧道、公路隧道等，若渗水量过大，很有可能会直接危及到行车的安全，如果对渗漏水的处置不及时，将会进一步侵蚀工程结构，进一步扩大破坏。地下工程是百年工程，因此对使用性和耐久性的要求高，这就要求堵漏措施在使用过程中的安全和可靠。
造成隧道渗漏水的原因有很多，包括：隧道结构设计的原因，施工技术的要求，施工质量的问题，以及周围复杂环境的影响。隧道结构的设计和施工技术造成隧道渗漏水的原因包括：为满足不均匀沉降、抗震、温度应力等要求而设计的构造缝，还有为满足施工要求而设置的施工缝，这些预制裂缝的存在大大增加了渗漏水问题发生的可能性。虽然施工缝和构造缝会设置钢边止水带、密封橡胶等止水措施，但由于堵水材料自身的缺陷、施工质量把控不严、存在漏洞等问题，将会大大增加渗漏水问题发生的可能性，特别是一些降水量大、城区低洼、水系发达地下水埋深浅、结构承压水头高的地区。施工质量问题造成隧道渗漏水的原因包括：混凝土振捣不密实、混凝土新老交界面处理不当、止水橡胶振捣错位、止水钢板漏焊等问题都会为渗漏水问题埋下隐患。周围环境造成隧道渗漏水的原因包括：周围地层的变形、车辆或爆破产生振动等，这些都会使结构在使用过程中产生施工缝、施工冷缝、断裂缝、温度收缩裂缝、结构裂缝等部位的渗漏水问题。
渗漏水问题出现的原因不同，因此需要有针对性的采取不同的措施；而不同的工程环境也需要具体的针对性措施。特别的，高水压条件下的地下结构，需要针对性的采取措施，还有必要针对现场工况采取试验，确保选取的措施和材料能达到安全、可靠、耐久的要求。
现有技术中，还没有成型的试验模拟装置来测试不同条件下的地下结构裂缝堵漏措施的可靠性。处置地下工程结构的裂缝渗漏水问题，主要还是依靠过往的技术经验，并在此基础上对重难点问题采取针对性措施。采用经验设计法，很容易造成堵漏加固措施不到位，出现重复渗漏的问题；另一方面，片面追求可靠，会造成材料的浪费，降低了堵漏工程的经济性。
随着材料的不断更新换代，一些强度高、耐久性好的材料可以应用到地下工程的堵水作业当中。这些材料的作用效果、具体的构造措施、技术手段，都需要在实际工程应用中有一个较为准确的把握，才能确保使用过程中的安全性和耐久性。因此，有必要设计一种高效、简便的试验模拟装置，来直观、全面的模拟地下结构裂缝的实际情况，为堵漏工程提供依据；并确定材料的合理使用量，做到节约、高效。
技术实现要素：
本发明的实施例提供了一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置，以解决上述背景技术中的问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
本发明的一方面，提供了一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置。
本发明的实施例提供的一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置，其特征在于，包括：供压装置、供水装置、试件密封替换装置和试件，所述试件置于所述试件密封替换装置上，所述供压装置连接所述供水装置，所述供水装置与所述试件密封替换装置连接；
所述的供压装置，用于向所述供水装置内提供气体，驱动所述供水装置向所述试件密封替换装置供水，量化控制所述试件密封替换装置内的压力；
所述的供水装置，用于在所述供压装置的驱动作用下，向所述试件密封替换装置提供预设水压的水；
所述的试件密封替换装置，用于放置所述试件并对其进行密封，然后对所述试件进行模拟试验；
所述的试件，用于根据工程实际情况进行制备，并根据所述试件密封替换装置所模拟的工程现场实际情况，进行堵漏技术施工模拟。
优选地，所述供压装置，包括：高压气源、调压装置和供气管路，所述高压气源通过所述供气管路向外引出，所述调压装置设置在所述供气管路上；
所述高压气源，用于储存压缩气体或制备高压气体，根据实际情况，采用空气压缩机或者压缩气瓶；
所述调压装置，用于对所述高压气源向外提供的压力进行量化调节控制，并对向外提供的压力进行显示；
所述供气管路，用于将所述高压气源内的气体，在所述调压装置的控制下向外引出。
优选地，所述空气压缩机，采用通用的小型电动空气压缩机，实现可移动式和供气压力的自动控制，供气压力范围为：0.6～1.0mpa；
所述压缩气体瓶，储存压缩空气或氮气，气体量为：10-20l，供气压力范围为：0.6～1.0mpa；
所述调压装置采用调压阀，并具有压力数值显示功能；
所述供气管路为塑料软管，使用环境的压力范围为：0～1.5mpa，内径为10mm，耐压范围为：0～3mpa。
优选地，所述供水装置，包括：不锈钢板底座、不锈钢水罐盖、拉杆、有机玻璃水罐、进气管和出水管，所述不锈钢板底座和所述不锈钢水罐盖通过所述拉杆紧固，所述有机玻璃水罐置于所述不锈钢板底座和所述不锈钢水罐盖之间，所述拉杆置于所述有机玻璃水罐的外部，所述进气管置于所述不锈钢水罐盖上并与所述供气管路连接，所述出水管置于所述有机玻璃水罐的下部；
所述不锈钢板底座和所述不锈钢水罐盖上分别设置n个对称孔，所述拉杆为n根，所述拉杆与所述对称孔一一对应，利用螺母将所述拉杆固定在所述不锈钢板底座和不锈钢水罐盖之间；
在所述不锈钢水罐盖上设置进气孔和注水孔，所述进气孔用于连接所述进气管并进行密封处理，所述注水孔用于向所述有机玻璃水罐内进行注水；
所述不锈钢板与所述有机玻璃水罐之间设置密封条；
所述有机玻璃水罐的上口开槽，并在槽内埋置橡胶密封圈，所述进气孔和所述注水孔与所述有机玻璃水罐管体之间进行密封连接，所述有机玻璃水罐的下部设置铜制宝塔形出水口，与所述有机玻璃水罐进行螺纹连接，以及与所述出水管连接，并进行密封处理；
所述进气管和所述出水管采用防爆橡胶塑料软管，内径为10mm，耐压范围为：0～3mpa。
优选地，所述试件密封替换装置整体为一个密封水箱结构，包括：箱体和密封装置，所述密封装置包括：箱帮和上盖板，所述箱帮置于所述箱体的上部开口位置，所述箱帮与所述上盖板之间放置所述试件；
所述箱体为上部开口的空心长方体结构，长×宽×高的尺寸为：bmm×bmm×200mm，采用8mm的钢板焊接而成，并对焊缝进行水密性处理，所述箱体的宽度b由所述试件大小决定；
所述箱帮为环形结构，与所述箱体的上开口进行密封焊接，采用长×宽×厚尺寸为bmm×bmm×8mm的钢材制成，将所述钢材的中间开孔，开孔尺寸为b-50mm×b-50mm，所述钢材的上部设置环形的密封圈开槽，槽体的宽度为5mm，深度为4mm，位于距离所述箱帮内侧20mm处，所述箱帮设置四侧边开孔，每侧边沿边长均匀开孔3个，开孔的半径为5mm，位于距离箱帮外侧1.5mm处；
所述上盖板为试件密封结构，采用长×宽×厚尺寸为bmm×bmm×8mm的钢材制成，并对所述钢材进行与所述箱帮相同的中间开孔和四侧边开孔处理，开孔尺寸、开孔数量和开孔位置与所述箱帮相同；
在所述上盖板的四侧边开孔与所述箱帮的四侧边开孔之间，设置对穿螺栓进行固定；
在所述箱体的一个侧面上还设置3个开孔，开孔的直径为8mm，并在开孔处焊接宝塔形接头，接头的外径为10mm，所述开孔用于分别连接进水管、水压表连接管和泄压管，所述进水管和所述泄压管上分别安装阀门开关，所述进水管与所述供水装置的出水管连通，所述水压表连接管连接水压表，用于显示所述箱体内的水压，所述泄压管连接排气阀，用于排出所述箱体内的气体；
所述进水管、所述水压表连接管和所述泄压管采用防爆橡胶塑料软管，内径为10mm，耐压范围为：0～3mpa。
优选地，所述试件密封替换装置的密封装置，还包括：密封圈和橡胶垫；
所述密封圈为环形结构，置于所述箱帮的密封圈开槽内的中心位置，并紧密贴合所述密封圈开槽，用于对所述试件密封替换装置进行密封，所述密封圈采用硅胶材料制成；
所述橡胶垫置于所述上盖板和所述试件之间，正对所述箱帮的中心位置，并贴合所述上盖板与所述试件的接触位置，用于保证所述试件在所述螺栓的拧紧过程中均匀受力，以及保证所述密封圈均匀受力，实现良好的密封。
优选地，所述试件为正方形的板状块体，厚度为工程现场地下结构的具体尺寸，或根据试验目的进行简化的尺寸，整体结构平整，底部光滑，用于方便进行密封处理；
所述试件的制备包括：按照工程实际情况进行结构材料的选择和裂缝几何形态的制作；
所述结构材料采用：现浇混凝土、石材或预制混凝土板，当工程实际情况为裂缝几何形状规则且易于加工时，选用石材，并将石材的顶面制为粗糙面，底面制为光面；当工程实际情况为裂缝几何形状完全不规则时，采用现浇混凝土和低温热熔胶进行制作，低温热熔胶的融化温度为60～100℃，混凝土标号按结构强度进行设计；
所述裂缝几何形态的制作，对所述石材和所述预制混凝土板，采用切割机进行掏槽设置规则的直线型裂缝，以及采用切割机配合电钻、钢锯进行掏槽设置不规则的直线型裂缝，对所述现浇混凝土采用热熔胶进行制作，设置完全不规则的裂缝模型。
优选地，根据工程实际情况制备好所述实验板材后，按照指定的堵漏方法对所述实验板材的结构裂缝进行各种堵漏施工，并通过养护形成所述试件，根据堵漏结构的设计要求，养护时间为20～30天；
所述试件的光面擦拭干净，试件光面朝下，调整试件位置，使试件处于所述箱帮的中心位置，与所述上盖板的接触位置进行贴合，再安装所述上盖板，使所述上盖板的螺栓孔与所述箱帮的螺栓孔位置相对，在螺栓孔位置安装所述螺栓，并在所述螺栓的拧紧过程中采用跳拧的方式均匀用力。
优选地，该装置还包括：渗漏水收集装置和防溅水透明帷幕装置，所述试件密封替换装置放置在所述渗漏水收集装置内，所述防溅水透明帷幕装置置于所述渗漏水收集装置上；
所述渗漏水收集装置为正方形的无盖塑料箱，所述塑料箱的尺寸大于所述箱体的尺寸，将所述试件密封替换装置完全盛放，荷载要求为满足承担搬运水箱和试件的荷载；
所述防溅水透明帷幕装置包括：轻型货架型材和透明塑料布，所述轻型货架型材组成闭合的立方体框架，架设在无盖塑料箱中，所述透明塑料布安装在框架上。
本发明的另一方面，提供了一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟方法。
本发明的实施例提供的一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟方法，其特征在于，该方法包括：
根据实际工程情况对所述试件进行集中制备；
根据试验目的进行集中试验，设置所述供压装置，安装连接装置的各部件结构，并检验所述装置整体的气密性和水密性；
将所述试件安装并紧固在所述试件密封替换装置的对应位置；
对所述装置整体进行气密性测试；
将所述试件密封替换装置整体上下翻转后，进行排气处理，再将所述试件密封替换装置整体翻转到所述试件朝上的位置；
利用所述供压装置对所述试件密封替换装置进行分级加载的压力控制，对所述试件进行堵漏技术施工的模拟试验。由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过供压系统、供水系统和密封装置的协同工作来提供稳定的水压来模拟地下结构受到来自周围环境的水压力；通过调压装置模拟不同水压作用条件，并利用供压装置和密封系统提供稳定、持久的水压环境，来模拟地下结构受到长期的水压作用情况，进行堵漏措施的耐久性测试；通过设置可替换的试件，模拟不同结构材料条件、不同裂缝形态，对地下结构裂缝存在的情况进行模拟；通过在制备好的试件结构上进行各种具体的堵漏技术施工，可有效检验堵漏技术的作用效果和可靠性，并对其作用效果和耐久性提出定量的评价。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置的供压装置示意图；
图3为本发明实施例提供的一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置的供水装置示意图；
图4为本发明实施例提供的一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置的密封水箱示意图；
图5为本发明实施例提供的一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置的密封水箱密封圈安装示意图；
图6为本发明实施例提供的一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置的橡胶垫安装示意图；
图7为本发明实施例提供的一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置的试件安装示意图；
图8为本发明实施例提供的一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置的防渗漏水装置图；
图9为本发明实施例提供的一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟方法的处理流程图；
其中，1-供压装置，2-供水装置，3-试件密封替换装置，4-塑料软管，5-调压表，6-空气压缩机，7-进气管，8-拉杆，9-螺母，10-注水孔，11-出水管，12-有机玻璃水罐，13-底板，14-水压表，15-进水管，16-排气阀，17-密封圈开槽，18-箱帮，19-水箱，20-密封圈，21-橡胶圈，22-堵水结构，23-结构板材，24-螺栓，25-上盖板，26-挡水帷幕，27-框架型材，28-塑料水箱。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
实施例一
本发明实施例提供了一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置和方法，根据工程实际情况制备试件，利用供压装置和供水装置对实际工程环境进行模拟，将试件置于试件密封替换装置上进行具体的堵漏技术施工的极限试验和耐久性试验，从而对堵漏技术的作用效果和耐久性实现定量的评价。
本发明实施例的一方面，提供了一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置。
本发明实施例提供的一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置如图1所示，该装置包括：供压装置、供水装置、试件密封替换装置和试件，试件置于所述试件密封替换装置上，供压装置连接所述供水装置，供水装置与试件密封替换装置连接。
该装置各部件的具体内容如下：
(1)供压装置
供压装置，用于向供水装置内提供气体，驱动供水装置向试件密封替换装置供水，量化控制试件密封替换装置内的压力。
本发明实施例提供的一种供压装置示意图如图2所示，该供压装置包括：高压气源、调压装置和供气管路，所述高压气源通过所述供气管路向外引出，所述调压装置设置在所述供气管路上。
高压气源用于储存或产生压缩气体，本发明实施例根据实际情况，可采用空气压缩机或者压缩气体瓶。其中，空气压缩机，采用通用的小型电动空气压缩机，能够实现可移动式和供气压力的自动控制，供气压力范围为：0.6～1.0mpa；而压缩气体瓶，可储存压缩空气或氮气，储存的气体量为：10-20l，供气压力范围为：0.6～1.0mpa。
调压装置，用于对所述高压气源向外提供的压力进行量化调节控制，并对向外提供的压力进行显示。调压装置可采用调压阀，且该调压阀具有压力数值显示功能。
供气管路，用于将所述高压气源内的气体，在所述调压装置的控制下向外引出。供气管路采用塑料软管，使用环境的压力范围为：0～1.5mpa，内径为10mm，耐压范围为：0～3mpa。
(2)供水装置
供水装置，用于在供压装置的驱动作用下，向试件密封替换装置提供预设水压的水。
本发明实施例提供的一种供水装置示意图如图3所示，该供水装置包括：不锈钢板底座、不锈钢水罐盖、拉杆、有机玻璃水罐、进气管和出水管，所述不锈钢板底座、不锈钢水罐盖通过所述拉杆紧固，所述有机玻璃水罐置于所述不锈钢板底座和不锈钢水罐盖之间，所述拉杆置于所述有机玻璃水罐的外部，所述进气管置于所述不锈钢板水罐盖上并与所述供气管路连接，所述出水管置于所述有机玻璃水罐的下部。
不锈钢板底座和不锈钢水罐盖分别设置n个对称孔，所述拉杆为n根，拉杆与对称孔一一对应，利用螺母将所述拉杆固定在所述不锈钢板底座和不锈钢水罐盖之间。
在所述不锈钢水罐盖上设置进气孔和注水孔，所述进气孔用于连接所述进气管并进行密封处理，所述注水孔用于向所述有机玻璃水罐内进行注水。
在不锈钢板底座和不锈钢水罐盖与所述有机玻璃水罐之间，分别设置橡胶密封圈进行密封。
有机玻璃水罐的上口开槽，并在槽内埋置橡胶密封圈，所述进气孔和所述注水孔与有机玻璃水罐管体之间进行密封连接，所述有机玻璃水罐的下部设置铜制宝塔形出水口与有机玻璃水罐进行螺纹连接并与出水管连接，并进行密封处理。
进气管和出水管采用防爆橡胶塑料软管，内径为10mm，耐压范围为：0～3mpa。
(3)试件密封替换装置
试件密封替换装置，用于放置试件，并对试件进行模拟试验。
本发明实施例提供的一种试件密封替换的装置示意图如图4-7所示，该试件密封替换装置整体为一个密封水箱结构，包括：箱体和密封装置，密封装置包括：箱帮、上盖板、密封圈和橡胶垫，所述箱帮置于所述箱体的上部开口位置，所述箱帮与所述上盖板之间放置所述试件，密封圈置于箱帮内，橡胶垫置于所述上盖板和所述试件之间。
箱体为上部开口的空心长方体结构，长×宽×高的尺寸为：bmm×bmm×200mm，采用8mm的钢板焊接而成，并对焊缝进行水密性处理，所述箱体的宽度b由所述试件大小决定。
箱帮为环形结构，与所述箱体的上开口进行密封焊接，采用长×宽×厚尺寸为bmm×bmm×8mm的钢材制成，将所述钢材的中间开孔，开孔尺寸为b-50mm×b-50mm，所述钢材的上部设置环形的密封圈开槽，本发明实施例提供的一种密封圈开槽位置示意图如图4所示，该密封圈开槽的槽体宽度为5mm，深度为4mm，位于距离所述箱帮内侧20mm处，所述箱帮设置四侧边开孔，每侧边沿边长均匀开孔3个，开孔的半径为5mm，位于距离箱帮外侧1.5mm处。
上盖板为试件密封结构，采用长×宽×厚尺寸为bmm×bmm×8mm的钢材制成，并对所述钢材进行与所述箱帮相同的中间开孔和四侧边开孔处理，开孔尺寸、开孔数量和开孔位置与所述箱帮相同。
在所述上盖板的四侧边开孔与所述箱帮的四侧边开孔之间，设置对穿螺栓进行固定。
在所述箱体的一个侧面上还设置3个开孔，开孔的直径为8mm，并在开孔处焊接宝塔形接头，接头的外径为10mm，所述开孔用于分别连接进水管、水压表连接管和泄压管，所述进水管和所述泄压管上分别安装阀门开关，所述进水管与所述供水装置的出水管连通，所述水压表连接管连接水压表，用于显示所述箱体内的水压，所述泄压管连接排气阀，用于排出所述箱体内的气体。
进水管、水压表连接管和泄压管采用防爆橡胶塑料软管，内径为10mm，耐压范围为：0～3mpa。
本发明实施例提供的一种密封圈安装位置示意图如图5所示，密封圈为环形结构，置于所述箱帮的密封圈开槽内的中心位置，并紧密贴合所述密封圈开槽，用于对所述试件密封替换装置进行密封，所述密封圈采用硅胶材料制成。
本发明实施例提供的一种橡胶垫安装位置示意图如图6所示，橡胶垫平铺到试件上，正对所述箱帮的中心位置，并贴合所述上盖板与所述试件的接触位置，用于保证所述试件在所述螺栓的拧紧过程中均匀受力，以及保证所述密封圈均匀受力，实现良好的密封。
(4)试件
试件，用于根据工程实际情况进行制备，并根据试件密封替换装置所模拟的工程现场实际情况，进行堵漏技术施工模拟。
本发明实施例提供的一种试件安装示意图如图7所示，试件为正方形的板状块体，厚度为工程现场地下结构的具体尺寸，或根据试验目的进行简化的尺寸，整体结构平整，底部光滑，用于方便进行密封处理。
试件的制备包括：按照工程实际情况进行结构材料的选择和裂缝几何形态的制作。
结构材料可采用：现浇混凝土、石材或预制混凝土板，当工程实际情况为裂缝几何形状规则且易于加工时，选用石材，并将石材的顶面制为粗糙面，底面制为光面；当工程实际情况为裂缝几何形状完全不规则时，采用现浇混凝土和低温热熔胶进行制作，低温热熔胶的融化温度为60～100℃，混凝土标号按结构强度进行设计。
裂缝几何形态的制作：对所述石材和所述预制混凝土板，采用切割机进行掏槽设置规则的直线型裂缝，以及采用切割机配合电钻、钢锯进行掏槽设置不规则的直线型裂缝；对所述现浇混凝土采用热熔胶进行制作，设置完全不规则的裂缝模型。
根据工程实际情况制备好所述实验板材后，按照指定的堵漏方法对所述实验板材的结构裂缝进行各种堵漏施工，实验板材为集中制作，需要进行养护，实验板材养护后进行堵漏施工，堵漏施工也需要养护；将经过堵漏施工的实验板材通过养护形成所述试件，然后进行试验，将试件安装在试验装置上。养护时间根据堵漏结构设计要求，一般为20～30天。
将试件的光面擦拭干净，试件光面朝下，调整试件位置，使试件处于所述箱帮的中心位置，与所述上盖板的接触位置进行贴合，再安装所述上盖板，使所述上盖板的螺栓孔与所述箱帮的螺栓孔位置相对，在螺栓孔位置安装所述螺栓，并在所述螺栓的拧紧过程中采用跳拧的方式均匀用力。
(5)渗漏水收集装置防溅水透明帷幕装置
本装置的试件密封替换装置放置在渗漏水收集装置内，防溅水透明帷幕装置置于渗漏水收集装置上；本发明实施例提供的一种渗漏水收集装置防溅水透明帷幕装置示意图如图8所示。
渗漏水收集装置为正方形的无盖塑料箱，所述塑料箱的尺寸大于所述箱体的尺寸，将所述试件密封替换装置完全盛放，荷载要求为满足承担搬运水箱和试件的荷载。
防溅水透明帷幕装置包括：轻型货架型材和透明塑料布，所述轻型货架型材组成闭合的立方体框架，架设在无盖塑料箱中，所述透明塑料布安装在框架上。
本发明实施例的另一方面，提供了一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟方法。
本发明实施例提供的一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟方法的处理流程图如图9所示，具体包括如下步骤：
s910：根据实际工程情况制备试件。
根据需要测试的堵漏技术和渗漏水地下工程的实际情况，选取利用石材、预制混凝土板或者现浇混凝土浇筑来制备试件。
采用石材和预制混凝土板制备的试件，表面平整，底面平滑，顶面粗糙，并将不符合条件的板材进行进一步的加工。采用混凝土制备试件，浇筑时一定要保证板底光滑、板顶平整粗糙。根据选取不同的试件的材料确定裂缝的制作方法，石材和预制混凝土板采用切割机和电钻开凿裂缝，现浇混凝土采用热熔胶进行制作。
根据设计要求，在板材的裂缝上进行堵漏施工，堵漏的施工范围严格限定在水箱密封装置上盖板的镂空范围内。
s920：根据试验目的设置供压装置，安装连接装置的各部件结构，并检验装置的气密性和水密性。
供压装置中的高压气源可采用空气压缩机或压缩气瓶；极限测试选择空气压缩机作为供气气源，耐久性测试选用压缩气体气瓶作为气源。连接供压装置、供水装置和试件密封替换装置的箱体；关闭箱体上的进水管阀门，分别检验供压装置、供水装置及连接管路的气密性和水密性。
s930：将试件安装并紧固在试件密封替换装置的对应位置。
检查密封圈安装是否正确，检查无误后，将试件光面擦拭干净，试件光面朝下，调整试件位置，使试件恰好处于箱帮的中心位置。放好试件后，将橡胶垫平铺到试件上，调整位置，使橡胶垫位于箱帮中心位置，正好贴合上盖板与试件接触位置。然后，安装上盖板，使上盖板螺栓孔与箱帮螺栓孔相对应，然后，在螺栓孔位置安装螺栓，螺栓在拧紧过程中，需保证每侧的螺栓拧紧过程一致，拧紧螺栓的过程采用跳拧的方法，每侧先拧一个螺栓，循环拧紧，均匀用力，保证试件各边均匀受力。
s940：对装置整体进行气密性测试。
关闭箱体的排气阀，将调压装置调制为0.05mpa，将供压装置打开，稳定压力2分钟观察水压表的读数，若水压表读数为0.05mpa左右，且维持恒定，则关闭密封箱体进水口的阀门；继续观察5分钟，若水压表维持稳定，则密封箱体和试件的连接处密封良好；若压力下降较明显，则需要关闭供压装置，寻找渗漏点。
s950：将试件密封替换装置整体上下翻转后，进行排气处理，再将试件密封替换装置整体翻转到试件朝上的位置。
将箱体翻转，装有排气阀的一侧朝上；然后，打开排气阀，将调压装置调制为0.01mpa，将供压装置打开，随着供水装置的水进入箱体中，箱体中的空气会逐渐从排气阀中溢出，当排气阀水成股流出时，排气完成。关闭排气阀，关闭供压装置的调压装置阀门，然后将箱体翻转到试件朝上位置。
s960：利用供压装置对试件密封替换装置进行分级加载的压力控制，对试件进行堵漏技术施工的模拟试验。
本发明实施例提供的一种极限试验和耐久性试验的运行方式如下：
极限试验：以空气压缩机作为供气气源，采用分级加载的方式，通过调压表进行分级加载的压力控制。加载级分别为0.05mpa、0.05mpa、0.02mpa、0.02mpa、0.02mpa、0.02mpa、0.02mpa、0.01mpa、0.01mpa、0.01mpa、0.01mpa、0.01mpa、0.01mpa、0.01mpa、0.01mpa、0.01mpa、0.01mpa、0.005mpa、0.005mpa、0.005mpa……加载的压力以密封水箱压力表的读数为准。对应的加载时间分别为1min，1min，2min，2min，2min，2min，2min，5min，5min，5min，5min，5min，5min，5min，5min，5min，5min，10min，10min……加载过程中要密切观察水压表和密封水箱的情况，观察水箱的密封装置是否失效。若在密封装置没有发生渗漏的情况下，水压表出现水力的突降，说明堵水结构已经失效，立刻关闭密封水箱的进水阀门，然后关闭气源阀门，记录上一级对应的水压力作为堵水结构的极限承载能力。
耐久性试验：以压缩气瓶作为供气气源，采用分级加载的方式，通过调压表进行加载的控制，通过逐级加载，达到预定水压作用条件。加载级分别为：0.05mpa、0.05mpa、0.02mpa、0.02mpa、0.02mpa、0.02mpa、0.02mpa、0.01mpa、0.01mpa、0.01mpa……加载的压力以密封水箱压力表的读数为准。对应的加载时间分别为：1min，1min，2min，2min，2min，2min，2min，5min，5min，5min……直到达到预定的水压条件。加载过程中要密切观察水压表和试验水箱的情况，观察水箱的密封装置是否失效。若在密封装置没有发生渗漏的情况下，水压表出现水力的突降，说明堵水结构已经失效，立刻关闭密封水箱的进水阀门，然后关闭气源阀门，记录对应的时间作为堵水结构的耐久性评价标准。耐久性试验一般时间跨度较长，一般认为24×7h作为耐久性试验的结束时间，若在这个时间段结构未失效，则认为该级压力作用下，堵漏结构满足耐久性需要。
本领域技术人员应能理解，上述所举的供水装置的形状和材质仅为更好地说明本发明实施例的技术方案，而非对本发明实施例作出的限定。任何改变供水方式来实现结构裂缝模拟试验的方法，均包含在本发明实施例的范围内。
在实际应用中，上述密封材料和橡胶垫也可以设置为其他密封材料和其他材质的垫片。本发明实施例并不局限上述密封材料和橡胶垫的具体形状和材料。
本领域技术人员应能理解上述防溅水箱体、型材和透明挡水材料仅为举例，其他现有的或今后可能出现的防溅水箱体、型材和透明挡水材料如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。
实施例二
该实施例提供了一种高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟装置，该装置包括：供压装置、供水装置、试件密封替换装置和试件，其具体实现结构如图1-8所示，部件的具体内容如下：
供压装置主要由高压气源、调压装置和供气管路组成，高压气源为压缩气体，压缩气体的供给方式为空气压缩机或者压缩气瓶，调压装置为精密调压阀。空气压缩机为通用的小型电动可移动式自动控制空气压缩机，其供压范围为：0.6～1.0mpa。压缩气瓶要求其安全可靠，瓶内气体多为经济、安全的惰性气体，一般为压缩空气和氮气，气体量为：10-20l，要求配置降压阀门，供气压力范围为：0.6～1.0mpa。精密调压阀要求其压力控制精确、稳定，操作简单。供气管路为普通塑料防爆供气管，要求其质量可靠，使用环境的压力为：0～3mpa。
供水装置由密封圆形的有机玻璃水罐和密封结构组成。有机玻璃水罐为上部开口，密封结构使用法兰盘原理进行密封。在有机玻璃水罐顶部分别设置两块圆形铁板，铁板厚度8mm，并设置圆形密封条，不锈钢板沿着罐体设置6根对拉螺栓进行紧固，将玻璃水罐置于两块不锈钢板之间，在玻璃水罐上口开槽，在槽内埋置密封的水罐罐体。上板开两个孔，设置进气孔和注水孔，进气孔通过在不锈钢钻孔，孔径8mm，焊接宝塔形水管接头，焊接后做气密性性测试。注水孔直径50mm，焊接成品螺纹密封塞装置，孔塞使用螺纹密封措施，配合密封胶带，可以确保拆卸方便和使用过程中的密封性。出水孔位于有机玻璃水罐下部，通过钻孔配合10mm水管活动接头，接头与有机玻璃罐间通过螺纹可靠连接，并使用密封胶带保证密封性。
密封和试件可替换装置，主要有箱体和密封装置两部分。为了保证试验模拟装置可以实现高水压条件下的地下结构裂缝模拟，箱体的下部为长方体，箱体的尺寸为bmm×bmm×200mm，上盖为特殊构造的试件密封结构。
箱体采用钢板焊接加工，钢板材料选用q235b板材，其厚度为8mm，并采用常规电弧焊进行焊接。焊接方式为：双面焊接和连续焊接，并保证焊缝水密性。
箱体的宽度b，根据所需要的试件大小进行定制。
箱体上部的密封装置主要是为了保证箱体和试件板之间的密封，密封方式采用环形密封圈，并借助法兰盘密封原理来实现。
箱体上部敞开，沿着箱体上沿环形焊接环形箱帮，箱帮材料选用q235b板材，其厚度为8mm。箱帮采用整块平整的钢材进行开孔，板材尺寸为bmm×bmm，中间开孔尺寸为(b-50)mm×(b-50)mm，箱帮上部环形开槽，槽体宽度5mm，深度4mm，位置为距离箱帮内侧20mm。箱帮四边开孔，每侧沿边长均匀开孔三个，开孔半径为5mm，距离箱帮外侧1.5mm。
上盖板与箱帮一样，材料选用：整块平整厚度为8mm的q235b板材，板材尺寸与箱帮大小相等，尺寸为bmm×bmm，采用整块钢材进行开孔，开孔尺寸为(b-50)mm×(b-50)mm，沿板材四边开孔，开孔数量、位置与箱帮相同。上盖板与箱帮通过四边的开孔对穿螺栓来固定，螺栓的直径为8mm，长度为10cm。在箱体每侧开孔三个，开孔直径为8mm，焊接宝塔形接头，接头外径为10mm，连有机玻璃罐的出水口的为水箱进水口，另外两个分别连接水压表、泄压管。泄压管、进水管分别安装阀门开关。
供压装置、供水装置和试件密封更换装置间通过防爆pvc橡胶塑料软管连接。软管的内径为10mm，耐压范围为0～3mpa。软管的连接处均采用紧固件进行可靠连接，保证使用中的安全。
试件的制备十分关键，这与工程实际情况密切相关。为了较为准确的模拟现场的实际情况，要求按照实际情况进行结构材料的选择、裂缝几何形态的制作。试件的尺寸应严格满足密封装置要求，试件为正方形板状块体，试件尺寸要求为，厚度为现场地下结构的具体尺寸，也可以根据试验目的进行简化。
试验的常用材质为现浇混凝土、石材、预制混凝土板等。试件要求平整，底部要求光滑，便于密封。石材适用于裂缝几何形状规则易于加工的情况，一般选用强度较高的花岗岩、大理石板材，板材顶面要求为粗糙面，底面为光面。要求规则的直线型裂缝采用切割机进行掏槽；不规则采用切割机配合电钻、钢锯进行掏槽。
几何形状极不规则的裂缝，优先选择现浇混凝土和低温热熔胶进行制作。低温热熔胶的融化温度为60～100℃，混凝土标号应按结构强度进行专门设计，试件强度要等于或大于地下结构的强度，保证在实验过程中不会发生试件结构先于堵漏结构破坏的现象。裂缝的几何形状通过热熔胶来制作，将制作好的裂缝模型埋入现浇混凝土中，养护28天。对养护好的混凝土板的热熔胶部位加热，热熔胶模型受热熔化，在混凝土内部形成贯通的裂缝。
制备或选择好模拟的试验板材，即可按照指定的堵漏方法对结构裂缝分别进行各种堵漏施工，通过养护即可形成试件。
试件的安装，为了确保密封性，试件的安装要求细致、准确。安装试件前，需要检查密封圈安装是否正确，密封圈上部是否是平整，确保密封圈位于密封槽中心位置，同时紧密贴合密封槽。检查无误后，将试件光面擦拭干净，试件光面朝下，调整试件位置，使试件恰好处于箱帮的中心位置。放好试件后，将橡胶垫平铺到试件上，调整位置，使橡胶垫位于箱帮中心位置，正好贴合上盖板与试件接触位置。然后，安装上盖板，使上盖板螺栓孔与箱帮螺栓孔。然后，在螺栓孔位置安装螺栓，螺栓在拧紧过程中，需保证每侧的螺栓拧紧的过程一致，拧紧螺栓的过程采用跳拧的方法，每侧先拧一个螺栓，循环拧紧，均匀用力，保证试件各边均匀受力。
防渗水装置包括：渗漏水收集装置和防溅水透明帷幕装置，渗漏水收集装置为正方形的无盖塑料箱，塑料箱要求能承担搬运水箱和试件的荷载；塑料箱尺寸要求能将密封试验水箱完全盛放为准，同时高度要求略高于试件水箱。防溅水透明帷幕由轻型货架型材和透明塑料布组成，型材组成闭合的立方体框架，架设在无盖塑料箱中，框架上安装透明塑料布。本实施例要求框架的轻便和高强，且方便安装、搬运；塑料布要求透明度高，不影响视线，质量能满足试验过程中搬运和磨损。
用本发明实施例的装置进行高水压条件下地下工程的结构裂缝试验模拟的具体过程与前述实施例中的方法类似，此处不再赘述。
综上所述，本发明实施例通过供压装置、供水装置和密封装置的协同工作来提供稳定的水压来模拟地下结构受到来自周围环境的水压力；通过调压装置模拟不同水压作用条件，并利用供压装置和密封水箱提供稳定、持久的水压环境，来模拟地下结构受到长期的水压作用情况，进行堵漏措施的耐久性测试；通过设置可替换的试件，模拟不同结构材料条件、不同裂缝形态，对地下结构裂缝存在的情况进行模拟；通过在制备好的试件结构上进行各种具体的堵漏技术施工，有效检验堵漏技术的作用效果和可靠性，并对其作用效果和耐久性提出了定量的评价。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。