装配式隧道地质预报物探测试模型试验装置及方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010757913.3 (22)申请日 2020.07.31 (71)申请人 中国电建集团成都勘测设计研究院 有限公司 地址 610000 四川省成都市青羊区浣花北 路1号 (72)发明人 姚林林张世殊杨静熙李辉 马金根吴章雷冉从彦 (74)专利代理机构 成都行之专利代理事务所 (普通合伙) 51220 代理人 李朝虎 (51)Int.Cl. G01N 1/28(2006.01) G01V 13/00(2006.01) (54)发明名称 装配式隧道地质预报物探测试模型试验装。

2、 置及方法 (57)摘要 本发明公开了装配式隧道地质预报物探测 试模型试验装置及方法， 包括根据物探测试模型 试验方案中的隧道及隧道周边的地质情况建立 虚拟地质体模型， 虚拟地质体模型包括多个根据 不同地质条件的形状、 尺寸和数量建立的地质体 模型预制块， 多个地质体模型预制块拼装连接， 且两两地质体模型预制块接触面处， 根据物探测 试模型试验方案中的随机裂隙建立预制块间的 裂缝， 可以快速灵活的调整方案， 快速完成在不 同地质条件下物探测试的需求， 能够提高物探测 试的工作效率。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 111721603 A 2020.09.29 CN 11172160。

3、3 A 1.装配式隧道地质预报物探测试模型的加工方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1： 根据隧道及隧道周边的地质情况建立虚拟地质体模型(1)， 再对虚拟地质体模型按 照不同的地质条件进行分割， 确定分割后的多个不同地质体模型预制块(11)的形状、 尺寸 和数量； S2： 对多个分割后的地质体模型预制块(11)按照它所对应的不同的地质条件选择与该 地质条件相对应的材料替代， 并加工制作成多个不同地质类型的地质体模型预制块(11)； S3： 对制作好的不同地质类型的地质体模型预制块(11)， 按照物探测试试验方案进行 拼装连接； 所述两两不同地质类型的地质体模型预制块(11)的连接处， 形成。

4、了预制块间裂缝(2)； 所述裂缝(2)内采用石膏填充； S4： 等石膏具备强度后， 对当前拼装好的虚拟地质体模型(1)按照物探测试试验方案进 行物探测试。 2.装配式隧道地质预报物探测试模型的试验方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1： 地质体模型建立； 根据隧道及隧道周边的地质情况建立虚拟地质体模型(1)， 再对 虚拟地质体模型(1)按照不同的地质条件进行分割， 确定分割后的多个不同地质体模型预 制块(11)的形状、 尺寸和数量； 对多个分割后的地质体模型预制块(11)按照它所对应的不同的地质条件选择与该地 质条件相对应的材料替代， 并加工制作成多个不同地质类型的地质体模型预制块(11)。

5、； 对制作好的不同地质类型的地质体模型预制块(11)， 按照物探测试试验方案进行拼装 连接； 所述两两不同地质类型的地质体模型预制块(11)的连接处， 形成了预制块间裂缝(2)； 所述裂缝(2)内采用石膏填充； S2： 地质体模型物探测试； 等石膏具备强度后， 对当前拼装好的虚拟地质体模型(1)按 照物探测试试验方案进行物探测试； S3： 地质体模型拆除； 测试完成后对多个不同类型的地质体模型预制块(11)进行拆解， 所述拆解后的不同类型的地质体模型预制块(11)可重复使用； 拆解后不同类型的地质体模型预制块(11)按照不同的物探测试试验方案调整所述不 同类型的地质体模型预制块(11)之间的相。

6、互位置或更换部分地质体模型预制块(11)后， 重 复上述步骤1)和步骤2)， 即完成不同隧道的地质情况的物探测试试验方案的物探测试。 3.装配式隧道地质预报物探测试模型试验装置， 其特征在于， 包括根据隧道及隧道周 边的地质情况建立虚拟地质体模型(1)； 所述虚拟地质体模型(1)包括多个根据不同地质条件的形状、 尺寸和数量建立的地质 体模型预制块(11)； 所述多个不同地质类型的地质体模型预制块(11)拼装连接， 且所述两两不同地质类型 的地质体模型预制块(11)的连接处， 形成了预制块间裂缝(2)。 4.根据权利要求3所述的装配式隧道地质预报物探测试模型试验装置， 其特征在于， 所 述地质体。

7、模型预制块(11)包括软岩类地质体模型预制块(111)、 所述空腔和地下水类地质 体模型预制块(112)、 所述断层和节理裂隙模型预制块(113)、 所述硬岩类地质体模型预制 块(114)和所述隧道结构模型预制块(115)。 权利要求书 1/2 页 2 CN 111721603 A 2 5.根据权利要求4所述的装配式隧道地质预报物探测试模型试验装置， 其特征在于， 所 述软岩类地质体模型预制块(111)的材料采用软石灰或水成土或半水成土； 所述硬岩类地 质体模型预制块(114)采用强度较高的混凝土； 所述隧道结构模型预制块(115)的材料采用 混凝土浇筑而成。 6.根据权利要求3所述的装配式隧。

8、道地质预报物探测试模型试验装置， 其特征在于， 所 述预制块间裂缝(2)采用石膏填充。 7.根据权利要求4所述的装配式隧道地质预报物探测试模型试验装置， 其特征在于， 所 述隧道结构模型预制块(115)按照实际工程的位置分布设置在所述试验装置最前端； 所述隧道结构模型预制块(115)的后端依次设置有所述硬岩类地质体模型预制块 (114)、 所述断层和节理裂隙模型预制块(113)、 所述空腔和地下水类地质体模型预制块 (112)和所述软岩类地质体模型预制块(111)； 所述隧道结构模型预制块(115)与所述硬岩类地质体模型预制块(114)， 所述硬岩类地 质体模型预制块(114)与所述断层和节理。

9、裂隙模型预制块(113)， 所述断层和节理裂隙模型 预制块(113)与所述空腔和地下水类地质体模型预制块(112)， 所述空腔和地下水类地质体 模型预制块(112)与所述软岩类地质体模型预制块(111)的预制块间裂缝(2)的设置宽度与 实际工程的中的随机裂缝宽度相同。 8.根据权利要求4所述的装配式隧道地质预报物探测试模型试验装置， 其特征在于， 所 述隧道结构模型预制块(115)为具有一定长度的挖空段(1151)的预制块。 9.根据权利要求4所述的装配式隧道地质预报物探测试模型试验装置， 其特征在于， 所 述空腔和地下水类地质体模型预制块(112)为具有模拟空腔(1121)和模拟地下水(11。

10、22)的 预制块。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111721603 A 3 装配式隧道地质预报物探测试模型试验装置及方法 技术领域 0001 本发明涉及隧道地质预报的模型试验技术领域， 具体涉及装配式隧道地质预报物 探测试模型试验装置及方法。 背景技术 0002 隧道地质预报是隧道施工的必要环节， 隧道施工必须开展隧道超前地质预报工 作， 保证隧道的施工安全， 最大程度地避免或减轻隧道地质灾害风险。 物探方法是隧道地质 预报的一种重要的常见地质方法。 物探作为地质预报的一种重要方法， 由于其多解性难以 对隧道地质问题进行准确判断， 必须对各种物探方法的测试参数和解译标准进行充分认 识， 。

11、来提高物探测试的准确度和预报的可靠性。 另外， 也需要对各种物探方法的测试效果以 及对不同类型的地质问题的敏感性进行测试评价， 为地质预报手段选择和预报物探工作方 案的制定提供依据。 0003 现有传统方法主要是采用实际隧道工程现场测试和室内模型模型测试两种方式， 利用大量实际隧道工程在野外进行实地测试或利用室内人工设计制作的隧道物理模型进 行模型测试， 基于测试成果来分析各种物探方法的解译标准和相关测试参数的合理取值， 并对各种物探方法的预报效果和对不同类型的地质问题的敏感性进行评价。 0004 现有利用实际隧道工程现场测试和室内模型模型测试的两种方式均存在明显的 缺陷。 其中利用实际隧道工。

12、程现场测试进行测试参数、 解译标准的分析以及对预报效果和 对不同类型的地质问题的敏感性评价， 必须进行大量工程现场实际测试， 来获取不同的测 试数据， 才能做出准确的分析和合理的评价。 隧道工程往往地处偏远山区， 进行大量不同工 程的测试， 往往费时费力， 成本高昂； 利用室内模型模型测试时， 室内模式试验装置多为模 型某工程固定地质条件的专门固定模型， 难以对地质条件进行灵活调整改变， 满足模型不 同地质条件组合的状况， 无法完成大量不同地质条件下物探测试的需求。 若要调整模型及 模型其他不同地质条件， 必须重新制作搭建。 进行不同地质条件模型试验装置的搭建也存 在费时费力， 成本高昂的问题。

13、。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供装配式隧道地质预报物探测试模型试验装置及方法， 其旨 在解决现有技术中模型使用单一不能灵活调整且数据勘察不便的技术问题。 0006 本发明通过下述技术方案实现： 0007 装配式隧道地质预报物探测试模型的加工方法， 包括以下步骤： 0008 S1： 根据隧道及隧道周边的地质情况建立虚拟地质体模型， 再对虚拟地质体模型 按照不同的地质条件进行分割， 确定分割后的多个不同地质体模型预制块的形状、 尺寸和 数量； 0009 S2： 对多个分割后的地质体模型预制块按照它所对应的不同的地质条件选择与该 地质条件相对应的材料替代， 并加工制作成多个不同地质类型的。

14、地质体模型预制块； 说明书 1/6 页 4 CN 111721603 A 4 0010 S3： 对制作好的不同地质类型的地质体模型预制块， 按照物探测试试验方案进行 拼装连接； 0011 所述两两不同地质类型的地质体模型预制块的连接处， 形成了预制块间裂缝； 0012 所述裂缝内采用石膏填充； 0013 S4： 等石膏具备强度后， 对当前拼装好的虚拟地质体模型按照物探测试试验方案 进行物探测试。 0014 本发明还提供装配式隧道地质预报物探测试模型的试验方法， 包括以下步骤： 0015 S1： 地质体模型建立； 根据隧道及隧道周边的地质情况建立虚拟地质体模型， 再对 虚拟地质体模型按照不同的地。

15、质条件进行分割， 确定分割后的多个不同地质体模型预制块 的形状、 尺寸和数量； 0016 对多个分割后的地质体模型预制块按照它所对应的不同的地质条件选择与该地 质条件相对应的材料替代， 并加工制作成多个不同地质类型的地质体模型预制块； 0017 对制作好的不同地质类型的地质体模型预制块， 按照物探测试试验方案进行拼装 连接； 0018 所述两两不同地质类型的地质体模型预制块的连接处， 形成了预制块间裂缝； 0019 所述裂缝内采用石膏填充； 0020 S2： 地质体模型物探测试； 等石膏具备强度后， 对当前拼装好的虚拟地质体模型按 照物探测试试验方案进行物探测试； 0021 S3： 地质体模型。

16、拆除； 测试完成后对多个不同类型的地质体模型预制块进行拆解， 所述拆解后的不同类型的地质体模型预制块可重复使用； 0022 拆解后不同类型的地质体模型预制块按照不同的物探测试试验方案调整所述不 同类型的地质体模型预制块之间的相互位置或更换部分地质体模型预制块后， 重复上述步 骤1)和步骤2)， 即完成不同隧道的地质情况的物探测试试验方案的物探测试。 0023 本方案利用地质体模型预制块间的位置和组合关系的变化方式和更换部分地质 体模型预制块的方式来模拟在不同地质条件的不同物探测试模型试验方案可以快速灵活 的调整方案， 可以快速完成在不同地质条件下物探测试的需求， 能够提高物探测试的工作 效率。。

17、 0024 本发明还提供装配式隧道地质预报物探测试模型试验装置， 包括根据隧道及隧道 周边的地质情况建立虚拟地质体模型； 0025 所述虚拟地质体模型包括多个根据不同地质条件的形状、 尺寸和数量建立的地质 体模型预制块； 0026 所述多个不同地质类型的地质体模型预制块拼装连接， 且所述两两不同地质类型 的地质体模型预制块的连接处， 形成了预制块间裂缝。 0027 进一步地， 所述地质体模型预制块包括软岩类地质体模型预制块、 所述空腔和地 下水类地质体模型预制块、 所述断层和节理裂隙模型预制块、 所述硬岩类地质体模型预制 块和所述隧道结构模型预制块。 0028 进一步地， 所述软岩类地质体模型。

18、预制块的材料采用软石灰或水成土或半水成 土； 所述硬岩类地质体模型预制块采用强度较高的混凝土； 所述隧道结构模型预制块的材 料采用混凝土浇筑而成。 说明书 2/6 页 5 CN 111721603 A 5 0029 本方案采用根据不同地质条件采用与该地质条件相对应的加工材料替代而成， 能 够降低物探测试的制作成本， 提高物探测试的实用性。 0030 进一步地， 所述预制块间裂缝采用石膏填充。 0031 进一步地， 所述隧道结构模型预制块按照实际工程的位置分布设置在所述试验装 置最前端； 0032 所述隧道结构模型预制块的后端依次设置有所述硬岩类地质体模型预制块、 所述 断层和节理裂隙模型预制块。

19、、 所述空腔和地下水类地质体模型预制块和所述软岩类地质体 模型预制块； 0033 所述隧道结构模型预制块与所述硬岩类地质体模型预制块， 所述硬岩类地质体模 型预制块与所述断层和节理裂隙模型预制块， 所述断层和节理裂隙模型预制块与所述空腔 和地下水类地质体模型预制块， 所述空腔和地下水类地质体模型预制块与所述软岩类地质 体模型预制块的预制块间裂缝的设置宽度与实际工程的中的随机裂缝宽度相同。 0034 进一步地， 所述隧道结构模型预制块为具有一定长度的挖空段的预制块。 0035 进一步地， 所述空腔和地下水类地质体模型预制块为具有模拟空腔和模拟地下水 的预制块。 0036 本发明与现有技术相比， 。

20、具有如下的优点和有益效果： 0037 1、 本方案利用地质体模型预制块间的位置和组合关系的变化方式和更换部分地 质体模型预制块的方式来模拟在不同地质条件的不同物探测试模型试验方案可以快速灵 活的调整方案， 可以快速完成在不同地质条件下物探测试的需求， 能够提高物探测试的工 作效率。 0038 2、 本方案还提供了室内模拟不同地质条件的模型试验装置， 避免了现场测试的高 额进出场费成本， 同时， 采用局部地质体模型预制块替换专门针对性制作固定模型， 节约大 量成本消耗， 提高了工作效率。 附图说明 0039 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解， 构成本申请的一部 分， 并不构成对。

21、本发明实施例的限定。 在附图中： 0040 图1为本发明的结构示意图。 0041 图2为地质体模型预制块装配组合形式示意图。 0042 图3为隧道结构模型预制块示意图。 0043 附图标记及对应的零部件名称： 0044 1-虚拟地质体模型； 11-地质体模型预制块； 111-软岩类地质体模型预制块； 112- 空腔和地下水类地质体模型预制块； 1121-模拟空腔； 1122-模拟地下水； 113-断层和节理裂 隙模型预制块； 114-硬岩类地质体模型预制块； 115-隧道结构模型预制块； 1151-挖空段； 2- 预制块间裂缝。 具体实施方式 0045 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清。

22、楚明白， 下面结合实施例和附图， 对本 发明作进一步的详细说明， 本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明， 并不作 说明书 3/6 页 6 CN 111721603 A 6 为对本发明的限定。 0046 在以下描述中， 为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。 然而， 对于本 领域普通技术人员显而易见的是： 不必采用这些特定细节来实行本发明。 在其他实例中， 为 了避免混淆本发明， 未具体描述公知的结构、 电路、 材料或方法。 0047 在整个说明书中， 对 “一个实施例” 、“实施例” 、“一个示例” 或 “示例” 的提及意味 着： 结合该实施例或示例描述的特定特征、 结构或特。

23、性被包含在本发明至少一个实施例中。 因此， 在整个说明书的各个地方出现的短语 “一个实施例” 、“实施例” 、“一个示例” 或 “示例” 不一定都指同一实施例或示例。 此外， 可以以任何适当的组合和、 或子组合将特定的特征、 结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。 此外， 本领域普通技术人员应当理解， 在此 提供的示图都是为了说明的目的， 并且示图不一定是按比例绘制的。 这里使用的术语 “和/ 或” 包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。 0048 【实施例1】 0049 如图1、 图2、 图3所示， 装配式隧道地质预报物探测试模型的加工方法， 包括以下步 骤： 0050 S1： 。

24、根据隧道及隧道周边的地质情况建立虚拟地质体模型1， 再对虚拟地质体模型 按照不同的地质条件进行分割， 确定分割后的多个不同地质体模型预制块11的形状、 尺寸 和数量； 0051 S2： 对多个分割后的地质体模型预制块11按照它所对应的不同的地质条件选择与 该地质条件相对应的材料替代， 并加工制作成多个不同地质类型的地质体模型预制块11； 0052 S3： 对制作好的不同地质类型的地质体模型预制块11， 按照物探测试试验方案进 行拼装连接； 0053 两两不同地质类型的地质体模型预制块11的连接处， 形成了预制块间裂缝2； 0054 裂缝2内采用石膏填充； 0055 S4： 等石膏具备强度后， 。

25、对当前拼装好的虚拟地质体模型1按照物探测试试验方案 进行物探测试。 0056 本发明还提供装配式隧道地质预报物探测试模型的试验方法， 包括以下步骤： 0057 S1： 地质体模型建立； 根据隧道及隧道周边的地质情况建立虚拟地质体模型1， 再 对虚拟地质体模型1按照不同的地质条件进行分割， 确定分割后的多个不同地质体模型预 制块11的形状、 尺寸和数量； 0058 对多个分割后的地质体模型预制块11按照它所对应的不同的地质条件选择与该 地质条件相对应的材料替代， 并加工制作成多个不同地质类型的地质体模型预制块11； 0059 对制作好的不同地质类型的地质体模型预制块11， 按照物探测试试验方案进。

26、行拼 装连接； 0060 两两不同地质类型的地质体模型预制块11的连接处， 形成了预制块间裂缝2； 0061 裂缝2内采用石膏填充； 0062 S2： 地质体模型物探测试； 等石膏具备强度后， 对当前拼装好的虚拟地质体模型1 按照物探测试试验方案进行物探测试； 0063 S3： 地质体模型拆除； 测试完成后对多个不同类型的地质体模型预制块11进行拆 解， 拆解后的不同类型的地质体模型预制块11可重复使用； 说明书 4/6 页 7 CN 111721603 A 7 0064 拆解后不同类型的地质体模型预制块11按照不同的物探测试试验方案调整不同 类型的地质体模型预制块11之间的相互位置或更换部分。

27、地质体模型预制块11后， 重复上述 步骤1)和步骤2)， 即完成不同隧道的地质情况的物探测试试验方案的物探测试。 0065 本方案利用地质体模型预制块间的位置和组合关系的变化方式和更换部分地质 体模型预制块的方式来模拟在不同地质条件的不同物探测试模型试验方案可以快速灵活 的调整方案， 可以快速完成在不同地质条件下物探测试的需求， 能够提高物探测试的工作 效率。 0066 本发明还提供装配式隧道地质预报物探测试模型试验装置， 包括根据隧道及隧道 周边的地质情况建立虚拟地质体模型1； 0067 虚拟地质体模型1包括多个根据不同地质条件的形状、 尺寸和数量建立的地质体 模型预制块11； 0068 多。

28、个不同地质类型的地质体模型预制块11拼装连接， 且两两不同地质类型的地质 体模型预制块11的连接处， 形成了预制块间裂缝2。 0069 进一步地， 地质体模型预制块11包括软岩类地质体模型预制块111、 空腔和地下水 类地质体模型预制块112、 断层和节理裂隙模型预制块113、 硬岩类地质体模型预制块114和 隧道结构模型预制块115。 0070 进一步地， 软岩类地质体模型预制块111的材料采用软石灰或水成土或半水成土； 硬岩类地质体模型预制块114采用强度较高的混凝土； 隧道结构模型预制块115的材料采用 混凝土浇筑而成。 0071 本方案采用根据不同地质条件采用与该地质条件相对应的加工材。

29、料替代而成， 能 够降低物探测试的制作成本， 提高物探测试的实用性。 0072 进一步地， 预制块间裂缝2采用石膏填充。 0073 进一步地， 隧道结构模型预制块115按照实际工程的位置分布设置在所述试验装 置最前端； 0074 隧道结构模型预制块115的后端依次设置有硬岩类地质体模型预制块114、 断层和 节理裂隙模型预制块113、 空腔和地下水类地质体模型预制块112和软岩类地质体模型预制 块111； 0075 隧道结构模型预制块115与硬岩类地质体模型预制块114， 硬岩类地质体模型预制 块114与断层和节理裂隙模型预制块113， 断层和节理裂隙模型预制块113与所述空腔和地 下水类地质。

30、体模型预制块112， 空腔和地下水类地质体模型预制块112与软岩类地质体模型 预制块111的预制块间裂缝2的设置宽度与实际工程的中的随机裂缝宽度相同。 0076 进一步地， 隧道结构模型预制块115为具有一定长度的挖空段1151的预制块。 0077 进一步地， 空腔和地下水类地质体模型预制块112为具有模拟空腔1121和模拟地 下水1122的预制块。 0078 本发明中的地质条件包括软岩、 硬岩、 断层、 节理裂隙、 空腔、 地下水等不同的地质 条件。 0079 以上所述的具体实施方式， 对本发明的目的、 技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明， 所应理解的是， 以上所述仅为本发明的具体实施方式而已， 并不用于限定本发明 的保护范围， 凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含 说明书 5/6 页 8 CN 111721603 A 8 在本发明的保护范围之内。 说明书 6/6 页 9 CN 111721603 A 9 图1 说明书附图 1/2 页 10 CN 111721603 A 10 图2 图3 说明书附图 2/2 页 11 CN 111721603 A 11 。