1.深埋隧道突水灾害二维物理模拟试验系统,其特征在于:包括刚性试验箱、水压伺服控制系统(8)、竖向加载系统、压应力传感器(13)和渗透压力传感器(131),所述刚性试验箱为上部开口的立方体结构,其前侧面为高强度玻璃板,所述高强度玻璃板上设预留隧道口(3),在所述刚性试验箱内部铺设有岩石相似材料,并在预定位置埋设溶洞空腔(9),在所述溶洞空腔(9)周边设置压应力传感器(13)和渗透压力传感器(131),所述溶洞空腔(9)通过高压水管与水压伺服控制系统(8)连通,所述刚性试验箱上部开口位置通过竖向加载系统加载至设定荷载值;
通过所述玻璃板预留隧道口(3)开挖隧道,在隧道围岩表面安装位移传感器(14),并在隧道围岩防突岩体的高强度玻璃板相应位置安装超声波探头(15);
还包括数字照相系统(11)和数据采集系统(12),所述数字照相系统(11)设置在刚性试验箱外,所述压应力传感器(13)、渗透压力传感器(131)、位移传感器(14)和超声波探头(15)的信号输出端与数据采集系统(12)的信号输入端连接;
所述溶洞空腔(9)的大小和位置可以改变。
2.根据权利要求1所述深埋隧道突水灾害二维物理模拟试验系统,其特征在于:所述竖向加载系统包括上部垫板、液压油缸(6)和液压泵站(7),所述上部垫板下方固定设置若干液压油缸(6),所述液压油缸(6)与液压泵站(7)连接。
3.根据权利要求1所述深埋隧道突水灾害二维物理模拟试验系统,其特征在于:所述刚性试验箱包括刚性试验架和钢板,所述钢板分别设置在刚性试验架的底面、左侧面、右侧面和后面,所述高强度玻璃板设置在刚性试验架的前面并与刚性试验架通过螺栓连接,在所述高强度玻璃板上侧和下侧分别设置前肋板,所述前肋板与刚性试验架固定。
4.深埋隧道突水灾害二维物理模拟试验系统的试验方法,其特征在于,包括以下试验步骤:
1)组装刚性试验架和钢板成刚性试验箱,将高强度玻璃板和前肋板固定设置在刚性试验架上,所述高强度玻璃板固定设置在刚性试验架的前面,所述高强度玻璃板上侧和下侧分别设置前肋板;
2)将岩石相似材料铺设在刚性试验箱内,并在岩石相似材料内部预定位置埋设溶洞空腔(9),通过高压水管连通溶洞空腔(9)和水压伺服控制系统(8),在溶洞空腔(9)和隧道周边设置压应力传感器(13)和渗透压力传感器(131);在试验箱外安装数字照相系统(11)和数据采集系统(12),所述压应力传感器(13)和渗透压力传感器(131)的数据传输线与数据采集系统(12)连接;
3)岩石相似材料铺设完成后,在其上安装竖向加载系统,开启液压泵站(7),通过液压油缸(6)对岩石相似材料施加竖向载荷至设定值;
4)向溶洞空腔(9)内注水,待溶洞空腔(9)满水后,通过水压伺服控制系统(8)对溶洞空腔加压至设定水压值;
5)通过玻璃板预留隧道口(3)在岩石相似材料上进行隧道开挖,隧道开挖完成后,在隧道上安装位移传感器(14),并在隧道围岩防突岩体的高强度玻璃板相应位置安装超声波探头(15),所述位移传感器(14)和超声波探头(15)的数据传输线与数据采集系统(12)连接;
6)隧道开挖过程和突水过程中,数据采集系统(12)和数字照相系统(11)不间断的采集数据和图像,监测隧道围岩应力场、位移场、渗透压力的变化和防突岩体渐进破坏导致的声发射信息。