一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置

摘要

本申请提供了一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置，属于隧道工程技术领域，该隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置包括岩土断裂组件和水层破碎组件。水压注管持续向水层海绵注水，水层海绵的持续膨胀对周边土层进行挤压，岩土内高压水层周边裂缝持续发育，配合升降缸控制栅格架下落切割土层，加速隧道一侧岩土内高压水层裂缝的发育，模拟静水压作用下和劲水压作用下，对隧道不透水层的破坏，从而诱发隧道内的涌水突泥灾害。研究断裂带下隧道涌水突泥临界状态，分析隧道突泥涌水的影响因素和特征，为隧道安全施工提供一定的理论。为隧道涌水突泥致灾机理和灾害控制的相关研究提供一定的指导。

权利要求

1.一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置，其特征在于，包括

岩土断裂组件（100），所述岩土断裂组件（100）包括隧道固节（110）、岩土箱（120）、纵切缸（130）、横切滑轨（140）、隧道滑节（150）和横切缸（160），所述隧道固节（110）设置于所述岩土箱（120）内，所述隧道固节（110）连通于外部大气，所述纵切缸（130）缸身均匀设置于所述岩土箱（120）内，所述横切滑轨（140）设置于所述纵切缸（130）活塞杆一端，所述隧道滑节（150）滑动于所述横切滑轨（140）表面，所述隧道滑节（150）连通于所述隧道固节（110）内，所述横切缸（160）缸身设置于所述横切滑轨（140）之间，所述横切缸（160）活塞杆一端设置于所述隧道滑节（150）上；

水层破碎组件（300），所述水层破碎组件（300）包括试验架（310）、升降缸（320）、栅格架（330）、水层海绵（340）和水压注管（350），所述试验架（310）搭接于所述岩土箱（120）顶部，所述升降缸（320）缸身设置于所述试验架（310）上，所述栅格架（330）设置于所述升降缸（320）活塞杆一端，所述水层海绵（340）设置于所述栅格架（330）内，所述水压注管（350）滑动贯穿于所述试验架（310）内，所述水压注管（350）一端设置于所述栅格架（330），所述水压注管（350）分别连通于外部供水管路和所述水层海绵（340）。

2.根据权利要求1所述的一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置，其特征在于，所述岩土箱（120）上转动设置有舱门（121），所述岩土箱（120）上滑动设置有插销（122），所述插销（122）插接于所述舱门（121）内。

3.根据权利要求1所述的一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置，其特征在于，所述岩土箱（120）内设置有搭架（123），所述隧道固节（110）搭接于所述搭架（123）上。

4.根据权利要求1所述的一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置，其特征在于，所述岩土箱（120）内设置有撑架（124），所述纵切缸（130）缸身设置于所述撑架（124）内，所述纵切缸（130）活塞杆一端设置有撑台（131），所述横切滑轨（140）固定于所述撑台（131）上，所述横切缸（160）缸身固定于所述撑台（131）上。

5.根据权利要求1所述的一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置，其特征在于，所述试验架（310）上设置有站板（311），所述升降缸（320）缸身固定于所述站板（311）上，所述升降缸（320）活塞杆一端设置有插板（321），所述插板（321）固定于所述栅格架（330）上，所述水压注管（350）一端固定于所述插板（321）上。

6.根据权利要求5所述的一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置，其特征在于，所述站板（311）上设置有滑导座（312），所述水压注管（350）滑动贯穿于所述滑导座（312）内。

7.根据权利要求6所述的一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置，其特征在于，相邻所述水压注管（350）之间固定套接有平衡板（351），所述平衡板（351）设置于所述滑导座（312）上方。

8.根据权利要求1所述的一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置，其特征在于，所述水压注管（350）上连通设置有水压接头（352），所述水压接头（352）连通于外部供水管路。

9.根据权利要求1所述的一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置，其特征在于，所述栅格架（330）上设置有法兰板（331），所述法兰板（331）一一对应。

10.根据权利要求1所述的一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置，其特征在于，所述试验架（310）周侧设置有吊环（313）。

说明书

一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置

技术领域

[0001] 本申请涉及隧道工程技术领域，具体而言，涉及一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置。

背景技术

[0002] 山地高原过渡地带多为高山构造剥蚀地貌，隧道洞身穿越多条断层破碎带，隧道受断裂带影响严重，围岩裂隙发育、软硬变化频繁，软弱夹泥层受水侵蚀后易软化，且水压较大，易发生坍塌、涌突等地质灾害。隧道涌水突泥灾害具有突然性、巨大性的特点，往往会造成隧道人员伤亡多、经济损失大、工程处治难、环境破坏大等影响。

[0003] 然而，隧道施工涌水突泥频繁发生，工程长期处于涌突、抢险、处治、开挖不断循环的常态化施工管理中，这影响隧道工程的施工进度和施工安全。研究断裂带下隧道涌水突泥临界状态，分析隧道突泥涌水的影响因素和特征，为隧道安全施工提供一定的理论。为隧道涌水突泥致灾机理和灾害控制的相关研究提供一定的指导。

发明内容

[0004] 本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置，填充试验土方模拟隧道上方的岩土层，并通过部分活动隧道节的滑动，模拟断裂带错位滑动对隧道防水结构层的破坏；模拟地下高压水层，边缘随着破碎带裂缝渗透隧道。

[0005] 本申请是这样实现的：

[0006] 本申请提供了一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置包括岩土断裂组件和水层破碎组件。

[0007] 所述岩土断裂组件包括隧道固节、岩土箱、纵切缸、横切滑轨、隧道滑节和横切缸，所述隧道固节设置于所述岩土箱内，所述隧道固节连通于外部大气，所述纵切缸缸身均匀设置于所述岩土箱内，所述横切滑轨设置于所述纵切缸活塞杆一端，所述隧道滑节滑动于所述横切滑轨表面，所述隧道滑节连通于所述隧道固节内，所述横切缸缸身设置于所述横切滑轨之间，所述横切缸活塞杆一端设置于所述隧道滑节上，所述水层破碎组件包括试验架、升降缸、栅格架、水层海绵和水压注管，所述试验架搭接于所述岩土箱顶部，所述升降缸缸身设置于所述试验架上，所述栅格架设置于所述升降缸活塞杆一端，所述水层海绵设置于所述栅格架内，所述水压注管滑动贯穿于所述试验架内，所述水压注管一端设置于所述栅格架，所述水压注管分别连通于外部供水管路和所述水层海绵。

[0008] 在本申请的一种实施例中，所述岩土箱上转动设置有舱门，所述岩土箱上滑动设置有插销，所述插销插接于所述舱门内。

[0009] 在本申请的一种实施例中，所述岩土箱内设置有搭架，所述隧道固节搭接于所述搭架上。

[0010] 在本申请的一种实施例中，所述岩土箱内设置有撑架，所述纵切缸缸身设置于所述撑架内，所述纵切缸活塞杆一端设置有撑台，所述横切滑轨固定于所述撑台上，所述横切缸缸身固定于所述撑台上。

[0011] 在本申请的一种实施例中，所述试验架上设置有站板，所述升降缸缸身固定于所述站板上，所述升降缸活塞杆一端设置有插板，所述插板固定于所述栅格架上，所述水压注管一端固定于所述插板上。

[0012] 在本申请的一种实施例中，所述站板上设置有滑导座，所述水压注管滑动贯穿于所述滑导座内。

[0013] 在本申请的一种实施例中，相邻所述水压注管之间固定套接有平衡板，所述平衡板设置于所述滑导座上方。

[0014] 在本申请的一种实施例中，所述水压注管上连通设置有水压接头，所述水压接头连通于外部供水管路。

[0015] 在本申请的一种实施例中，所述栅格架上设置有法兰板，所述法兰板一一对应。

[0016] 在本申请的一种实施例中，所述试验架周侧设置有吊环。

[0017] 在本申请的一种实施例中，所述的一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置还包括涌水分流组件和裂隙渗流组件。

[0018] 所述涌水分流组件包括积水罩、裂隙流量计、涌水流量计和涌水泵，所述积水罩分别铺设于所述隧道固节周侧和所述隧道滑节周侧，所述裂隙流量计均匀连通设置于积水罩上，所述涌水流量计连通设置于所述隧道固节外，所述涌水泵机身设置于所述岩土箱外，所述涌水泵连通于所述涌水流量计，所述裂隙渗流组件包括工位架、翻转缸、工步架、工步缸、裂隙发生杆、限位杆、振动弹簧、振动缸和渗流注管，所述工位架转动连接于所述试验架上，所述翻转缸缸身转动连接于所述试验架上，所述翻转缸活塞杆一端转动连接于所述工位架上，所述工步架转动连接于所述工位架上，所述工步缸缸身设置于所述工位架上，所述工步缸活塞杆一端转动连接于所述工步架上，所述裂隙发生杆转动连接于所述工步架，所述限位杆一端转动连接于所述裂隙发生杆上，所述限位杆另一端滑动贯穿于所述工步架上，所述振动弹簧套接于所述限位杆上，所述振动弹簧一端贴合于所述工步架上，所述振动弹簧另一端贴合于所述裂隙发生杆，所述振动缸缸身设置于所述工步架上，所述振动缸活塞杆一端朝向所述裂隙发生杆，所述渗流注管设置于所述裂隙发生杆，所述渗流注管连通于外部供水管路，所述渗流注管朝向所述隧道固节和所述隧道滑节。

[0019] 在本申请的一种实施例中，所述翻转缸活塞杆一端转动设置有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆转动连接于所述试验架上，所述第二连杆转动连接于所述工位架上。

[0020] 在本申请的一种实施例中，所述隧道固节连通设置有涌水管，所述涌水泵和所述涌水流量计依次连通设置于所述涌水管上，所述涌水泵机身设置有安装架。

[0021] 在本申请的一种实施例中，所述工位架上转动设置有工位辊轴，所述工步架滑动套接于所述工位辊轴表面，所述工位架上设置有吊臂座，所述工步缸缸身设置于所述吊臂座上，所述工步架上设置有支块，所述工步缸活塞杆一端转动连接于所述支块上。

[0022] 在本申请的一种实施例中，所述工步架上固定套接有支臂，所述限位杆另一端滑动贯穿于所述支臂上，所述振动弹簧一端贴合于所述支臂表面，所述裂隙发生杆上设置有转臂，所述转臂转动连接于所述支臂上，所述限位杆一端转动连接于所述转臂上，所述振动弹簧另一端贴合于所述转臂上，所述限位杆一端设置有限位螺母，所述限位螺母朝向所述支臂表面。

[0023] 在本申请的一种实施例中，所述支臂上设置有撑臂，所述振动缸缸身固定于所述撑臂上，所述振动缸活塞杆一端设置有弹塞，所述弹塞朝向所述裂隙发生杆。

[0024] 本申请的有益效果是：本申请通过上述设计得到的一种隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置，使用时，隧道滑节初始状态和隧道固节对接处平齐连通，模拟断裂带隧道洞身，试验土样采用粉性土、粘性土等颗粒较细的土质模拟不透水层，将试验土样分批送入岩土箱内，首先对隧道进行初步覆盖，并进行一定程度的压实，然后通过升降缸控制水层海绵下落到隧道覆盖土层上方一定高度，并进行第二次试验土样填埋，并进行一定程度的敦实，模拟构造岩土层对隧道的挤压。水压注管连通外部管路对水层海绵进行注水，水层海绵遇水膨胀挤压周边土层，并在栅格架的切割作用下，将土层破碎裂缝化，注水填充水层海绵和注水渗入土层破碎裂缝中，模拟断层破碎带下的高压水层的性态。

[0025] 隧道一般埋深都比较大，通过开挖之后会打破原有平衡压力，断裂带的岩土之间的错位滑移，会对隧道周边不透水层进行破坏，诱发涌水突泥灾害。通过纵切缸控制隧道滑节竖直方向的错位移动，通过横切缸控制隧道滑节水平方向的错位移动。通过隧道滑节的错位移动，从而带动试样土层的切面错位滑移，模拟断裂带下岩土层之间滑移对隧道不透水层的破坏。高压水层内的水通过破碎土层裂缝流入断裂带裂缝中，从而进入隧道固节和隧道滑节之间的错位裂缝内，引发隧道内的涌水突泥。

[0026] 水压注管持续向水层海绵注水，水层海绵的持续膨胀对周边土层进行挤压，岩土内高压水层周边裂缝持续发育，配合升降缸控制栅格架下落切割土层，加速隧道一侧岩土内高压水层裂缝的发育，模拟静水压作用下和劲水压作用下，对隧道不透水层的破坏，从而诱发隧道内的涌水突泥灾害。研究断裂带下隧道涌水突泥临界状态，分析隧道突泥涌水的影响因素和特征，为隧道安全施工提供一定的理论。为隧道涌水突泥致灾机理和灾害控制的相关研究提供一定的指导。

附图说明

[0027] 为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0028] 图1是本申请实施方式提供的隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置立体结构示意图；

[0029] 图2为本申请实施方式提供的岩土断裂组件立体结构示意图；

[0030] 图3为本申请实施方式提供的岩土断裂组件局部立体结构示意图；

[0031] 图4为本申请实施方式提供的水层破碎组件立体结构示意图；

[0032] 图5为本申请实施方式提供的涌水分流组件立体结构示意图；

[0033] 图6为本申请实施方式提供的裂隙渗流组件立体结构示意图；

[0034] 图7为本申请实施方式提供的裂隙渗流组件局部立体结构示意图。

[0035] 图中：100‑岩土断裂组件；110‑隧道固节；111‑涌水管；120‑岩土箱；121‑舱门；122‑插销；123‑搭架；124‑撑架；130‑纵切缸；131‑撑台；140‑横切滑轨；150‑隧道滑节；160‑横切缸；300‑水层破碎组件；310‑试验架；311‑站板；312‑滑导座；313‑吊环；320‑升降缸；
321‑插板；330‑栅格架；331‑法兰板；340‑水层海绵；350‑水压注管；351‑平衡板；352‑水压接头；500‑涌水分流组件；510‑积水罩；520‑裂隙流量计；530‑涌水流量计；540‑涌水泵；
541‑安装架；700‑裂隙渗流组件；710‑工位架；711‑工位辊轴；712‑吊臂座；720‑翻转缸；
721‑第一连杆；722‑第二连杆；730‑工步架；731‑支块；732‑支臂；733‑撑臂；740‑工步缸；
750‑裂隙发生杆；751‑转臂；760‑限位杆；761‑限位螺母；770‑振动弹簧；780‑振动缸；781‑弹塞；790‑渗流注管。

具体实施方式

[0036] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

[0037] 为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。实施例

[0038] 如图1‑图7所示，根据本申请实施例的隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置包括岩土断裂组件100、水层破碎组件300、涌水分流组件500和裂隙渗流组件700。水层破碎组件300安装在岩土断裂组件100上，涌水分流组件500安装在岩土断裂组件100内，裂隙渗流组件700安装在岩土断裂组件100上。岩土断裂组件100内填充试验土方模拟隧道上方的岩土层，并通过部分活动隧道节的滑动，模拟断裂带错位滑动对隧道防水结构层的破坏；水层破碎组件300模拟地下高压水层，边缘随着破碎带裂缝渗透隧道；涌水分流组件500对隧道周侧的渗水方向和流量进行监测，并集中对隧道内的大规模涌水突泥进行分流排放和流量监测；裂隙渗流组件700模拟隧道通行周侧断层破碎带的裂隙径流，并模拟断层破碎带裂隙发育对隧道的防水结构层的破坏现象。

[0039] 如图2‑图7所示，隧道施工涌水突泥频繁发生，工程长期处于涌突、抢险、处治、开挖不断循环的常态化施工管理中，这影响隧道工程的施工进度和施工安全。研究断裂带下隧道涌水突泥临界状态，分析隧道突泥涌水的影响因素和特征，为隧道安全施工提供一定的理论。为隧道涌水突泥致灾机理和灾害控制的相关研究提供一定的指导。

[0040] 岩土断裂组件100包括隧道固节110、岩土箱120、纵切缸130、横切滑轨140、隧道滑节150和横切缸160。隧道固节110设置于岩土箱120内，岩土箱120内设置有搭架123，搭架123与岩土箱120栓接。隧道固节110搭接于搭架123上，隧道固节110与搭架123栓接。隧道固节110连通于外部大气，具体的隧道固节110开口贯穿岩土箱120 。纵切缸130缸身均匀设置于岩土箱120内，岩土箱120内设置有撑架124，撑架124与岩土箱120栓接。纵切缸130缸身设置于撑架124内，纵切缸130与撑架124栓接。横切滑轨140设置于纵切缸130活塞杆一端，纵切缸130活塞杆一端设置有撑台131，撑台131与纵切缸130栓接。横切滑轨140固定于撑台
131上，横切滑轨140与撑台131栓接。隧道滑节150滑动于横切滑轨140表面。

[0041] 其中，隧道滑节150连通于隧道固节110内，横切缸160缸身设置于横切滑轨140之间，横切缸160缸身固定于撑台131上，横切缸160与撑台131栓接。横切缸160活塞杆一端设置于隧道滑节150上，横切缸160与隧道滑节150栓接。岩土箱120上转动设置有舱门121，舱门121与岩土箱120销轴连接。岩土箱120上滑动设置有插销122，插销122插接于舱门121内，方便岩土箱120内试验土样的装卸。

[0042] 水层破碎组件300包括试验架310、升降缸320、栅格架330、水层海绵340和水压注管350。试验架310搭接于岩土箱120顶部，岩土箱120与试验架310栓接。升降缸320缸身设置于试验架310上，试验架310上设置有站板311，站板311与试验架310焊接。升降缸320缸身固定于站板311上，升降缸320与站板311栓接。栅格架330设置于升降缸320活塞杆一端，升降缸320活塞杆一端设置有插板321，插板321与升降缸320栓接。插板321固定于栅格架330上，插板321与栅格架330栓接。水层海绵340设置于栅格架330内，栅格架330上设置有法兰板331，法兰板331与栅格架330焊接，法兰板331一一对应，法兰板331之间栓接，方便水层海绵
340的安装。水压注管350滑动贯穿于试验架310内，站板311上设置有滑导座312，滑导座312与站板311栓接。

[0043] 其中，水压注管350滑动贯穿于滑导座312内，减少高压水注入产生的管路震动现象。水压注管350一端设置于栅格架330，水压注管350一端固定于插板321上，水压注管350与插板321焊接。水压注管350分别连通于外部供水管路和水层海绵340。水压注管350上连通设置有水压接头352，水压接头352与水压注管350螺纹连接。水压接头352连通于外部供水管路。相邻水压注管350之间固定套接有平衡板351，具体的平衡板351套接套接水压注管350表面通过螺栓锁紧。平衡板351设置于滑导座312上方，对水压注管350进行滑动限位。试验架310周侧设置有吊环313，方便装置的起吊，岩土箱120内试验土样的装卸。

[0044] 隧道滑节150初始状态和隧道固节110对接处平齐连通，模拟断裂带隧道洞身，试验土样采用粉性土、粘性土等颗粒较细的土质模拟不透水层，将试验土样分批送入岩土箱120内，首先对隧道进行初步覆盖，并进行一定程度的压实，然后通过升降缸320控制水层海绵340下落到隧道覆盖土层上方一定高度，并进行第二次试验土样填埋，并进行一定程度的敦实，模拟构造岩土层对隧道的挤压。水压注管350连通外部管路对水层海绵340进行注水，水层海绵340遇水膨胀挤压周边土层，并在栅格架330的切割作用下，将土层破碎裂缝化，注水填充水层海绵340和注水渗入土层破碎裂缝中，模拟断层破碎带下的高压水层的性态。

[0045] 隧道一般埋深都比较大，通过开挖之后会打破原有平衡压力，断裂带的岩土之间的错位滑移，会对隧道周边不透水层进行破坏，诱发涌水突泥灾害。通过纵切缸130控制隧道滑节150竖直方向的错位移动，通过横切缸160控制隧道滑节150水平方向的错位移动。通过隧道滑节150的错位移动，从而带动试样土层的切面错位滑移，模拟断裂带下岩土层之间滑移对隧道不透水层的破坏。高压水层内的水通过破碎土层裂缝流入断裂带裂缝中，从而进入隧道固节110和隧道滑节150之间的错位裂缝内，引发隧道内的涌水突泥。

[0046] 水压注管350持续向水层海绵340注水，水层海绵340的持续膨胀对周边土层进行挤压，岩土内高压水层周边裂缝持续发育，配合升降缸320控制栅格架330下落切割土层，加速隧道一侧岩土内高压水层裂缝的发育，模拟静水压作用下和劲水压作用下，对隧道不透水层的破坏，从而诱发隧道内的涌水突泥灾害。研究断裂带下隧道涌水突泥临界状态，分析隧道突泥涌水的影响因素和特征，为隧道安全施工提供一定的理论。为隧道涌水突泥致灾机理和灾害控制的相关研究提供一定的指导。

[0047] 涌水分流组件500包括积水罩510、裂隙流量计520、涌水流量计530和涌水泵540。积水罩510分别铺设于隧道固节110周侧和隧道滑节150周侧，积水罩510分别与隧道固节
110和隧道滑节150栓接。裂隙流量计520均匀连通设置于积水罩510上，裂隙流量计520与积水罩510法兰连接。涌水流量计530连通设置于隧道固节110外，涌水泵540连通于涌水流量计530，隧道固节110连通设置有涌水管111，涌水管111与隧道固节110焊接。涌水泵540和涌水流量计530依次连通设置于涌水管111上，涌水管111分别与涌水泵540和涌水流量计530法兰连接。涌水泵540机身设置于岩土箱120外，涌水泵540机身设置有安装架541，安装架
541与涌水泵540栓接。

[0048] 当模拟隧道内突发涌水突泥时，开放隧道固节110和隧道滑节150内可进行模拟吨袋快速封堵，通过铺设的积水罩510模拟掌子面集水沟，通过涌水管111对集水沟内的涌水突泥进行超前泄水减压。裂隙流量计520检测隧道各个方向的裂隙径流渗水流量，间接检测高压水层裂隙发育状况，配合目视开放隧道固节110和隧道滑节150之间连接处的涌水，间接检测断裂层错位滑移裂缝发育状况。通过涌水泵540将涌水管111内的涌水突泥快速排出的同时，通过涌水流量计530检测隧道内的涌水突泥规模。对模拟隧道内涌水精确监测，方便对涌水突泥的整改和处治分流研究，为隧道安全施工提供一定的理论。为隧道涌水突泥致灾机理和灾害控制的相关研究提供一定的指导。

[0049] 裂隙渗流组件700包括工位架710、翻转缸720、工步架730、工步缸740、裂隙发生杆750、限位杆760、振动弹簧770、振动缸780和渗流注管790。工位架710转动连接于试验架310上，试验架310与工位架710销轴连接。翻转缸720缸身转动连接于试验架310上，翻转缸720与试验架310销轴连接。翻转缸720活塞杆一端转动连接于工位架710上，翻转缸720活塞杆一端转动设置有第一连杆721和第二连杆722，翻转缸720与第一连杆721和第二连杆722销轴连接。第一连杆721转动连接于试验架310上，试验架310与第一连杆721销轴连接。第二连杆722转动连接于工位架710上，第二连杆722与工位架710销轴连接。工步架730转动连接于工位架710上，工位架710上转动设置有工位辊轴711，工位辊轴711与工位架710轴承座连接。

[0050] 其中，工步架730滑动套接于工位辊轴711表面，工步架730与工位辊轴711轴承连接。工步缸740缸身设置于工位架710上，工位架710上设置有吊臂座712，吊臂座712与工位架710栓接。工步缸740缸身设置于吊臂座712上，工步缸740与吊臂座712栓接。工步缸740活塞杆一端转动连接于工步架730上，工步架730上设置有支块731，支块731与工步架730焊接。工步缸740活塞杆一端转动连接于支块731上，工步缸740与支块731销轴连接。裂隙发生杆750转动连接于工步架730，裂隙发生杆750上设置有转臂751，转臂751与裂隙发生杆750栓接，转臂751转动连接于支臂732上。限位杆760一端转动连接于裂隙发生杆750上，限位杆760一端转动连接于转臂751上，转臂751与限位杆760销轴连接。限位杆760另一端滑动贯穿于工步架730上。

[0051] 其中，工步架730上固定套接有支臂732，支臂732与工步架730栓接。限位杆760另一端滑动贯穿于支臂732上。振动弹簧770套接于限位杆760上，振动弹簧770一端贴合于工步架730上，振动弹簧770一端贴合于支臂732表面。振动弹簧770另一端贴合于裂隙发生杆750，振动弹簧770另一端贴合于转臂751上。限位杆760一端设置有限位螺母761，限位螺母
761朝向支臂732表面。对限位杆760滑动进行限位。振动缸780缸身设置于工步架730上，支臂732上设置有撑臂733，撑臂733与支臂732栓接。振动缸780缸身固定于撑臂733上，振动缸
780与撑臂733栓接。振动缸780活塞杆一端朝向裂隙发生杆750，振动缸780活塞杆一端设置有弹塞781，弹塞781朝向裂隙发生杆750，具体的实现裂隙发生杆750的震动，方便裂隙径流的发育。

[0052] 其中，渗流注管790设置于裂隙发生杆750，渗流注管790与裂隙发生杆750焊接。渗流注管790连通于外部供水管路，渗流注管790朝向隧道固节110和隧道滑节150。

[0053] 隧道穿行高山构造剥蚀地貌时，围岩裂隙发育、软硬变化频繁，软弱夹泥层受水侵蚀后易软化。通过翻转缸720控制工位架710的整体翻转，模拟山谷沟壑裂隙径流变化方向。裂隙发生杆750选用多个长度规格，通过工步缸740控制裂隙发生杆750转动插入试验土样中，裂隙发生杆750切割土层的阻力与振动弹簧770压力平衡。各个规格长度的裂隙发生杆
750切割土层朝向模拟隧道延伸。渗流注管790连通外部供水管路，对切割裂隙进行注水，从而模拟构造断层破碎带裂隙水系。通过振动缸780活塞杆伸长控制弹塞781抵压裂隙发生杆
750表面，从而带动限位杆760滑动贯穿支臂732，裂隙发生杆750挤压振动弹簧770，当振动缸780活塞杆快速回收时，振动弹簧770回弹控制裂隙发生杆750产生震动，从而模拟岩层裂隙发育，模拟危岩裂隙的发育会破坏隧道周侧的不透水层，分析隧道突泥涌水的影响因素和特征，为隧道安全施工提供一定的理论。为隧道涌水突泥致灾机理和灾害控制的相关研究提供一定的指导。

[0054] 具体的，该隧道涌水突泥处治分流试验模拟装置的工作原理：隧道滑节150初始状态和隧道固节110对接处平齐连通，模拟断裂带隧道洞身，试验土样采用粉性土、粘性土等颗粒较细的土质模拟不透水层，将试验土样分批送入岩土箱120内，首先对隧道进行初步覆盖，并进行一定程度的压实，然后通过升降缸320控制水层海绵340下落到隧道覆盖土层上方一定高度，并进行第二次试验土样填埋，并进行一定程度的敦实，模拟构造岩土层对隧道的挤压。水压注管350连通外部管路对水层海绵340进行注水，水层海绵340遇水膨胀挤压周边土层，并在栅格架330的切割作用下，将土层破碎裂缝化，注水填充水层海绵340和注水渗入土层破碎裂缝中，模拟断层破碎带下的高压水层的性态。

[0055] 隧道一般埋深都比较大，通过开挖之后会打破原有平衡压力，断裂带的岩土之间的错位滑移，会对隧道周边不透水层进行破坏，诱发涌水突泥灾害。通过纵切缸130控制隧道滑节150竖直方向的错位移动，通过横切缸160控制隧道滑节150水平方向的错位移动。通过隧道滑节150的错位移动，从而带动试样土层的切面错位滑移，模拟断裂带下岩土层之间滑移对隧道不透水层的破坏。高压水层内的水通过破碎土层裂缝流入断裂带裂缝中，从而进入隧道固节110和隧道滑节150之间的错位裂缝内，引发隧道内的涌水突泥。

[0056] 水压注管350持续向水层海绵340注水，水层海绵340的持续膨胀对周边土层进行挤压，岩土内高压水层周边裂缝持续发育，配合升降缸320控制栅格架330下落切割土层，加速隧道一侧岩土内高压水层裂缝的发育，模拟静水压作用下和劲水压作用下，对隧道不透水层的破坏，从而诱发隧道内的涌水突泥灾害。研究断裂带下隧道涌水突泥临界状态，分析隧道突泥涌水的影响因素和特征，为隧道安全施工提供一定的理论。为隧道涌水突泥致灾机理和灾害控制的相关研究提供一定的指导。

[0057] 进一步，当模拟隧道内突发涌水突泥时，开放隧道固节110和隧道滑节150内可进行模拟吨袋快速封堵，通过铺设的积水罩510模拟掌子面集水沟，通过涌水管111对集水沟内的涌水突泥进行超前泄水减压。裂隙流量计520检测隧道各个方向的裂隙径流渗水流量，间接检测高压水层裂隙发育状况，配合目视开放隧道固节110和隧道滑节150之间连接处的涌水，间接检测断裂层错位滑移裂缝发育状况。通过涌水泵540将涌水管111内的涌水突泥快速排出的同时，通过涌水流量计530检测隧道内的涌水突泥规模。对模拟隧道内涌水精确监测，方便对涌水突泥的整改和处治分流研究，为隧道安全施工提供一定的理论。为隧道涌水突泥致灾机理和灾害控制的相关研究提供一定的指导。

[0058] 另外，隧道穿行高山构造剥蚀地貌时，围岩裂隙发育、软硬变化频繁，软弱夹泥层受水侵蚀后易软化。通过翻转缸720控制工位架710的整体翻转，模拟山谷沟壑裂隙径流变化方向。裂隙发生杆750选用多个长度规格，通过工步缸740控制裂隙发生杆750转动插入试验土样中，裂隙发生杆750切割土层的阻力与振动弹簧770压力平衡。各个规格长度的裂隙发生杆750切割土层朝向模拟隧道延伸。渗流注管790连通外部供水管路，对切割裂隙进行注水，从而模拟构造断层破碎带裂隙水系。通过振动缸780活塞杆伸长控制弹塞781抵压裂隙发生杆750表面，从而带动限位杆760滑动贯穿支臂732，裂隙发生杆750挤压振动弹簧770，当振动缸780活塞杆快速回收时，振动弹簧770回弹控制裂隙发生杆750产生震动，从而模拟岩层裂隙发育，模拟危岩裂隙的发育会破坏隧道周侧的不透水层，分析隧道突泥涌水的影响因素和特征，为隧道安全施工提供一定的理论。为隧道涌水突泥致灾机理和灾害控制的相关研究提供一定的指导。

[0059] 需要说明的是，纵切缸130、横切缸160、升降缸320、裂隙流量计520、涌水流量计530、涌水泵540、翻转缸720、工步缸740和振动缸780具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

[0060] 纵切缸130、横切缸160、升降缸320、裂隙流量计520、涌水流量计530、涌水泵540、翻转缸720、工步缸740和振动缸780的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。

[0061] 以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。