(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202122896608.5 (22)申请日 2021.11.23 (73)专利权人 广东华隧建设集团股份有限公司 地址 510000 广东省广州市花都区新 华街 迎宾大道 95号交通局大楼13楼13 08室 专利权人 浙江科技学院 　 杭州市地铁集团有限责任公司 　 浙江省建投 交通基础建 设集团有 限公司 (72)发明人 陈杰华　易觉　弓毅伟　范秀江　 吕明豪　邹宝平　朱劲锋　牟军东　 詹海鸿　董涛　张玉亮　胡波　 (74)专利代理 机构 上海科律专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 31290 专利代理师 叶凤(51)Int.Cl. G01N 33/00(2006.01) G01N 33/24(2006.01) G01L 19/08(2006.01) (54)实用新型名称 用于模拟承压动水对冻结法施工影响的可 视试验模拟系统 (57)摘要 用于模拟承压动水对冻结法施工影响的可 视试验模拟系统， 包括模 型箱、 制冷系统、 动水压 力检测系统、 动水模拟系统、 土工布、 砂石垫层； 模型箱的箱 体下部还设置有四个腔室， 依次为第 一腔室、 第二腔室、 动水模拟腔室、 第三腔室； 动 水模拟腔室内部承装砂石垫层， 用以模拟透水地 层； 在砂石垫层上部铺设土工布， 作为透水和气 的介质。 动水模拟系统用以向动水模拟腔室注入 动水和气， 用以模拟承压地层动水压力； 而动水 压力检测系统用以测量和显示演示过程中动水 模拟腔室的动水压力变化。 本申请装置具有试验 过程动水压力清晰可见， 操作简单， 造价低的优 点。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 217112237 U 2022.08.02 CN 217112237 U 1.用于模拟承压动水对冻结法施工影响的可视试验模拟系统， 包括模型箱(2)、 制冷系 统(3)， 模型箱(2)内有土体(1)， 制冷系统(3)通过冻结管安装于土体(1)实现冻结法试验， 其特征在于： 所述模 型箱(2)的箱体下部还设置有四个腔室， 依次为第一腔室、 第二腔室、 动 水模拟腔室、 第三腔室； 第一腔室、 第二腔室、 第三腔室横向上相互隔离， 三个腔室通过盖板 与模型箱(2)上部的土体(1)隔离； 所述动水模拟腔室内部承装砂 石垫层(8)， 用以模拟 透水 地层， 在砂石垫层(8)上部通过铺设土工布(7)与土体(1)隔离， 作为透水和气的介质； 在模 型箱(2)内， 位于上部土体(1)用以模拟冻结法施工的地层； 所述第一腔室、 第二腔室用于 设 置动水压力检测系统(4)， 所述第三腔室用于设置动水模拟系统(5)。 2.如权利要求1所述的用于模拟承压动水对冻结法施工影响的可视试验模拟系统， 其 特征在于： 所述制冷系统(3)包括制冷机(301)、 冻结管(302)、 冻结液(303)、 外循环软管 (304)； 冻结管(302)与外循环软管(304)、 制冷机(301)连接， 形成冻结循环管路， 且冻结管 (302)埋设在土体(1)中， 通过冻结 液(303)对土体(1)实施冻结。 3.如权利要求1所述的用于模拟承压动水对冻结法施工影响的可视试验模拟系统， 其 特征在于： 所述动水压力检测系统(4)安装在模型箱(2)的一侧， 包括第一气压泵(401)、 输 气管(402)、 气压力表(403)、 U型水银管(404)； 第一气压泵(401)位于模型箱(2)外部， 通过 输气管(402)与第一腔室连通， 用以向第一腔室内注气； 所述气压力表(403)位于模型箱(2)外部， 安装在第一气压泵(401)与输气管(402)的连 通处， 测量到第一腔室气压大小； 所述U型水银管(404)安装在第二腔室， 左 端口与第一腔 室连通， 即第一腔室内气压与U 型水银管(404)左端口压力值相同； U型水银管(404)右端口与动水模拟腔室连通， 即U型水 银管(404)右端口压力值与动水模拟腔室动水压力值相同； U型水银管(404)左右管高度的 变化用于显示演示过程中动水模拟腔室的动水压力变化； 当外部观测到U 型水银管(404)左 右管高度保持稳定一 致时， 气压力表(40 3)即为动水模拟 腔室动水压力值。 4.如权利要求1所述的用于模拟承压动水对冻结法施工影响的可视试验模拟系统， 其 特征在于： 所述动水模拟系统(5)安装在模型箱(2)的另一侧， 包括第二气压泵(501)、 输水泵 (502)、 加压管(503)、 输 水管(504)； 第二气压泵(501)、 输水泵(502)位于模型箱(2)外部， 所 述加压管(503)、 输水管(504)穿过第三腔室与动水模拟腔室连通； 所述第二气压泵(501)与 加压管(503)连接， 用以向动水模拟腔室内的砂石垫层(8)注入动水， 提供试验承压动水压 力； 所述输水泵(502)与输水管(504)连接， 用以向动水模拟腔室内的砂石垫层(8)泵入气 体， 用以进一 步增压。 5.如权利要求1所述的用于模拟承压动水对冻结法施工影响的可视试验模拟系统， 其 特征在于： 所述土工布(7)仅允许气、 水通过， 隔离上部的土体(1)和下部的砂石垫层(8)， 即土体 (1)和砂石垫层(8)均无法透过土 工布(7)。 6.如权利要求1所述的用于模拟承压动水对冻结法施工影响的可视试验模拟系统， 其 特征在于： 在模型箱外与U型水银管(404)对应的位置， 安装有可视侧夹板， 透过可视侧夹板观察 到第二腔室内U型 水银管(404)的动态变化和示数。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 217112237 U 2用于模拟承压动水对冻结 法施工影响的可视试验模拟 系统 技术领域 [0001]本实用新型属于地铁隧道领域， 涉及用于模拟承压动水对冻结法施工影响的可视 试验模拟系统， 适用于地铁联络通道冻结法施工研究。 背景技术 [0002]近些年来， 随着城市化不断推进， 地铁隧道的建设尤为迅速。 其中联络通道作为联 通、 排水及防火作用的通道， 在建设中也显现出其特有地位。 通常联络通道在开挖前， 需要 进行地层加固， 常见加固方式有地面加固法、 隧道内注浆加固法和冻结加固法。 冻结加固法 作为一种常见 方式， 已大 范围的展开了应用。 [0003]冻结法是通过人工制冷技术， 将地层中的水冻结成冰， 把天然岩土变成人工冻土， 形成冻土帷幕， 隔绝地下水， 提高土体强度及稳定性的地层加固方法。 冻土在相 邻两隧道间 形成筒状的封闭帷幕(冻土帷幕)， 帷幕边界易受周围环境影响， 严重时将导致边界冻土融 化， 使帷幕内外水系贯 通， 隔水性失效， 在联络通道开挖时将引起 渗水、 涌砂等现象。 [0004]同时， 城市地铁面临的地质环境复杂多变， 现有的技术又无法进行全方位地质勘 察， 从而使得当对地铁联络通道采取冻 结法进行土层加固时， 施工过程可能遇到各种地质 环境。 倘若冻结法施工时遇到承压动水， 掌握其对施工会造成的影响就显得十分重要。 然 而， 目前对于承压动水对冻 结法施工影响的研究较少， 且现有模型试验设备无法支持模拟 实验的开展， 阻碍研究进展， 无法获得影响规律， 造成隐患。 因此， 为了探究动水对于地铁联 络通道冻结法施工的影响， 设计了用于模拟承压动水对冻结法施工影响的可视试验模拟系 统。 实用新型内容 [0005]本实用新型提供了用于模拟承压动水对冻结法施工影响的可视试验模拟系统， 能 够实现模拟承压动水对冻结法施工影响， 并能动态显示模拟的承压动水压力。 [0006]为了实现上述目的， 本实用新型采用如下技 术方案： [0007]用于模拟承压动水对冻结法施工影响的可视试验模拟系统， 包括模型箱2、 制冷系 统3， 模型箱2 内有土体1， 制冷系统3通过冻结管安装于土体1实现常规的冻结法试验， 其特 征在于， 所述模 型箱2的箱体下部还设置有四个腔室， 依次为第一腔室、 第二腔室、 动水模拟 腔室、 第三腔室； 第一腔室、 第二腔室、 第三腔室横向上相互隔离， 纵向上三个腔室上部通过 盖板与模 型箱2上部土体1隔离； 所述动水模拟腔室在 模型箱2内， 内部承装砂 石垫层8， 用以 模拟透水地层； 在砂石垫层8上部通过铺设土工布7与土体1隔离， 作为透水和气的介质； 在 模型箱2内， 位于上部有土体1， 用以模拟冻结法施工的地层。 所述第一腔室、 第二腔室用于 设置动水压力检测系统4， 所述第三腔室用于设置动水模拟系统5 。 [0008]本申请创新在于整体设计， 其中制冷系统3为本领域常见系统， 该制冷系统  3包括 制冷机301、 冻结管302、 冻结液303、 外循环软管304； 冻结管302与外循环软管304、 制冷机 301连接， 形成冻结循环管路， 且冻结管302埋设在土体  1中， 通过冻结液303对土体1实施冻说　明　书 1/6 页 3 CN 217112237 U 3