[發(fā)明專利]一種用于流固耦合模型試驗(yàn)涌水量采集裝置及使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210090260.3
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102607660A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李術(shù)才;郭明;宋曙光;李利平;林春金;周毅;胡聰;石少帥;周宗青
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G01F11/28
• 分類號: G01F11/28
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王立曉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于流固耦合模型試驗(yàn)中涌水量采集裝置，屬于地下工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著我國地下工程建設(shè)的蓬勃發(fā)展，巖溶地區(qū)修建隧道、水電站、跨流域調(diào)水以及深部礦產(chǎn)等地下工程中不斷遇到突水、涌泥等大型地質(zhì)災(zāi)害。在國內(nèi)外隧道特大事故中，突水事故在死亡人數(shù)和發(fā)生次數(shù)上均居于前列，給隧道工程界帶來的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失極為慘重。如宜萬線鐵路野三關(guān)隧道穿越強(qiáng)巖溶地區(qū)，由于連續(xù)降雨，其I線DK124+602掌子面在爆破后不久后發(fā)生大型突水涌泥地質(zhì)災(zāi)害，造成10人死亡；雅礱江水電站深埋勘探導(dǎo)洞發(fā)生高達(dá)的巖溶大突水，沖毀施工設(shè)施并廢棄一條施工隧洞；宜萬線鐵路馬鹿箐隧道平導(dǎo)施工上覆溶腔水體壓裂拱部圍巖，發(fā)生特大突水災(zāi)害，最大突水量高達(dá)30×10⁴m³/h，造成11人死亡。

因此，從目前國內(nèi)外隧道施工現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢來看，如何解決海底隧道突水涌水條件定量評價(jià)預(yù)測問題，有效遏制突水、涌泥等災(zāi)害事故的發(fā)生，對海底隧道安全運(yùn)營和施工具有極其重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于流固耦合模型試驗(yàn)涌水量采集裝置及使用方法，操作簡單、組裝靈活方便、記錄數(shù)據(jù)直觀準(zhǔn)確，用于預(yù)測涌水量，應(yīng)用于實(shí)際工程中，對實(shí)際工程提供指導(dǎo)意義。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，經(jīng)過長期的研究和實(shí)踐，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種用于流固耦合模型試驗(yàn)涌水量采集裝置，包括集水裝置，集水裝置的下面設(shè)有調(diào)節(jié)其傾斜角度的調(diào)節(jié)支架，集水裝置通過兩路引水裝置一路連接計(jì)量裝置，計(jì)量裝置再通過排水管與水池相連，另一路直接與水池相連。

所述的集水裝置為弓形截面不銹鋼槽，頂端設(shè)置導(dǎo)水鋼片，集水裝置與流固耦合模型試驗(yàn)隧洞口緊密貼合，保證準(zhǔn)確采集隧道內(nèi)涌水。

所述的兩路引水裝置分別為設(shè)有控制閥的橡膠軟管。

所述的計(jì)量裝置為帶有刻度的鋼化玻璃槽，精度達(dá)1ml。

所述的排水管上設(shè)有控制閥，保證測量涌水量不會超過最大量程。

所述的用于流固耦合模型試驗(yàn)涌水量采集裝置的使用方法：

1)流固耦合模型試驗(yàn)隧道開挖完成后，將集水裝置與隧道底端緊密貼合，使集水裝置能夠完全接納隧道內(nèi)涌水；

2)用調(diào)節(jié)支架調(diào)整集水裝置至與水平面呈夾角，能夠保證隧道內(nèi)涌水在重力作用下自動流入計(jì)量裝置中；優(yōu)選呈30°夾角；

3)先關(guān)閉與計(jì)量裝置相連接的一路引水裝置上的控制閥，打開與水池直接相接的一路引水裝置上的控制閥，向流固耦合模型試驗(yàn)裝置(屬現(xiàn)有技術(shù))的高強(qiáng)度鋼化玻璃密封箱內(nèi)注入一定水頭高度的水；

4)待隧道內(nèi)滲水量穩(wěn)定，關(guān)閉計(jì)量裝置底部控制閥，關(guān)閉與水池直接相接的一路引水裝置上的控制閥，同時(shí)打開與計(jì)量裝置相連接的一路引水裝置上的控制閥，采集涌水量；

5)待采集一段時(shí)間后，關(guān)閉與計(jì)量裝置相連接的一路引水裝置上的控制閥，同時(shí)打開與水池直接相接的一路引水裝置上的控制閥，記錄計(jì)量裝置中涌水量的數(shù)據(jù)；

6)改變流固耦合模型試驗(yàn)的上覆水體水頭高度，將步驟3)、步驟4)和步驟5)視為一個(gè)循環(huán)，重復(fù)操作，進(jìn)行不同上覆水體水頭高度作用下的涌水量采集；

7)改變流固耦合模型試驗(yàn)中隧道覆蓋層厚度，并向其中加入一定水頭高度的水，將步驟3)、步驟4)和步驟5)視為一個(gè)循環(huán)，重復(fù)操作，進(jìn)行不同覆蓋層厚度作用下的涌水量采集；

8)試驗(yàn)結(jié)束或試驗(yàn)中采集涌水達(dá)到最大量程，計(jì)量裝置中的涌水通過打開底部排水口處控制閥排出。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)能成功的模擬流固耦合模型試驗(yàn)涌水量變化與上覆水體高度變化、以及覆蓋層厚度變化關(guān)系；

2)采用與模型隧道底部緊密貼合的不銹鋼槽，能夠充分利用空間，最大限度的采集隧道內(nèi)涌水量，減小誤差；

3)采用帶有閥門的分叉引水橡膠管，能夠自由控制涌水量的采集，保證試驗(yàn)正常、精確進(jìn)行；

4)采用側(cè)壁附帶精度達(dá)1ml的玻璃槽計(jì)量涌水量，直觀方便，可以保證試驗(yàn)的實(shí)時(shí)進(jìn)行，減少了頻繁移動集水裝置造成的涌水量損失。同時(shí)底部附帶排水口，可及時(shí)排除玻璃槽內(nèi)涌水，防止超出最大量程。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明引水裝置結(jié)構(gòu)圖；

其中1.集水裝置；2.調(diào)節(jié)支架；3.引水裝置(與計(jì)量裝置相連的一路)；4.引水裝置(與水池相連的一路)；5.計(jì)量裝置；6.排水管；7.水池；a、b均為控制閥。

具體實(shí)施方式