[發明專利]一種海底隧道防排水系統的堵塞性試驗裝置

有效

• 申請號: 201210185171.7
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN102854028A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 譚忠盛;洪開榮;王秀英;李治國;于清浩;楊立新;鄒翀;孟德鑫;馬永昌
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;E21F16/02
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種模擬海底隧道的防排水系統實際工作情況的試驗裝置，尤其針對防排水系統在海水、初期支護及圍巖共同作用下堵塞性的相關試驗的研究。

背景技術

隨著社會經濟的發展，在今后的幾十年中，預計還需要修建數條海底隧道。海底隧道防排水在設計、施工方面還未完全成熟，又沒有相關的統一規范作指導，主要按照現有的各種技術規范規程，借鑒成熟的技術方法來進行的，有待作進一步系統、全面的研究。如果采取“以排為主”的原則，會對自然環境造成破壞，對于海底隧道來說將會增加后期運營費用，而采用全封堵方式時襯砌長期承受高水壓則極易引發滲漏，因此在地質條件好的圍巖地段目前很多隧道都提出了“以堵為主，限量排放”的設計原則。隧道防排水設計的成功與否也是含有承壓地下水隧道成敗的關鍵因素。

海底隧道中排出的海水與一般山嶺隧道地下水有著完全不同的性質，海水中含有大量Ca²⁺,Mg^2+,OH^-,CO₃^2-,SO₄^2-,Fe^2-等，在一定的溫度環境條件下，各種離子間相互發生化學反應，從而產生大量的沉積物質（碳酸鈣，碳酸鎂，氫氧化鎂等），再加上圍巖顆粒等沉積物，這些沉積物會沉積在排水系統的管道里，從而影響到排水系統的排水能力，也可能經過若干年后排水系統會被完全堵塞，這樣將會在二次襯砌上產生很大的水壓力。目前，在已修建的海底隧道工程中，已經出現了許多防排水設施堵塞的問題。由于海水的侵蝕性，排水管路中極易出現妨礙排水的鱗片狀物質，這些物質主要是碳酸鈣、硫酸鈣和硅酸等，海水對混凝土具有強結晶分解復合類腐蝕性及中等結晶類腐蝕性，如混凝土外加劑選擇不當失效，或噴射混凝土中水泥發生堿骨料反應，形成沉淀導致排水系統堵塞。在具有恒定高水頭的海底修建隧道，防排水系統的可靠性已經成為海底隧道能否順利修筑的關鍵，也成為控制運營費用的主要內容。

針對海底隧道的防排水系統堵塞性問題來進行系統的研究，就具有突出的工程價值。但是，從研究現狀來看，對這方面的實驗研究還是一片空白，更沒有一種能夠模擬實際海底隧道排水系統的堵塞規律的試驗裝置，這極大的限制了海底隧道防排水技術的發展，增加了隧道運營的危險性，并可能造成重大的經濟損失和人身傷亡。

發明內容

為解決上述背景技術中不足之處，提供一種真實的模擬防排水系統在海水、初期支護及圍巖共同作用下的堵塞性變化規律的試驗裝置。

本發明的技術方案：

一種海底隧道防排水系統的堵塞性試驗裝置，該試驗裝置包括集水箱、隧道地層結構模型、鋼筋隧道模型。

所述的隧道地層結構模型包括：密閉有機玻璃容器、玻璃容器蓋、控制閥、隧道初期支護和隧道的上覆土層結構；隧道初期支護和隧道的上覆土層結構依次放置在密閉有機玻璃容器內，控制閥連接在玻璃容器蓋上；玻璃容器蓋與密閉有機玻璃容器上端口的法蘭邊密閉連接；密閉有機玻璃容器的底面上設第一出水管、第二出水管、第三出水管，并在三個出水管上分別設置第一閥門、第二閥門、第三閥門。

所述的鋼筋隧道模型與實際隧道的尺寸幾何相似，包括第一環向盲管、第二環向盲管、第三環向盲管、第一縱向盲管、第二縱向盲管、第一排水管、第二排水管、第三排水管、第四排水管。

第一環向盲管、第二環向盲管、第三環向盲管等距環繞在鋼筋隧道模型上半部上，并通過三通與平行于隧道縱向的第一縱向盲管、第二縱向盲管相連接；第一縱向盲管、第二縱向盲管通過三通與第一排水管、第二排水管、第三排水管、第四排水管連接。

第一出水管及其上的第一閥門通過三通與第一環向盲管連接，第二出水管及其上的第二閥門通過三通與第二環向盲管連通，第三出水管及其上的第三閥門通過三通與第三環向盲管連通。

集水箱的出水管通過軟管和控制閥與隧道地層結構模型的內腔連通。

鋼筋隧道模型放置于隧道排水槽中。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果如下：

（1）按幾何相似比例，可模擬相當高水頭壓力和地層壓力作用下，隧道防排水系統的堵塞情況。

（2）可模擬不同工程地質，海底隧道的防排水系統堵塞性的變化規律和影響因素。

（3）可模擬各種支護材料和防水材料，海底隧道的防排水系統的堵塞情況。

（4）可模擬不同海水成分和流速的情況下，海底隧道的防排水系統堵塞性的變化規律和影響因素。