[實用新型]隧道突水涌泥模型試驗中流體流動模擬裝置

有效

• 申請號: 201420439358.X
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN204085840U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 李術才;周宗青;王慶瀚;李利平;石少帥;袁永才;雷霆;王升
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

技術領域

本實用新型涉及一種隧道突水涌泥模型試驗中流體流動模擬裝置。?

背景技術

隧道涉及交通工程（鐵路、公路隧道）、水利水電工程（輸水隧道、地下廠房）等重要工程領域，逐漸成為國家重大基礎設施工程建設的重要組成部分，而隨著國家“十二五”等戰略科技發展的規劃，重大工程建設的重心正逐漸向地形地質極端復雜的西部山區與巖溶地區轉移，將出現一批具有“大埋深、長洞線、高應力、強巖溶、高水壓”等顯著特點的高風險隧道工程，修建過程中面臨著嚴重的突水涌泥等地質災害風險。深埋隧道突水涌泥災害往往具有突發性、大流量、高水壓等特點，災害一旦發生，輕則淹沒隧道、施工中斷，重則造成重大的人員傷亡和經濟損失，甚至有些工程被迫停建或改線。準確的掌握突水涌泥災害發生時水、泥等流體在隧道內的流動規律，可有效引導技術人員安全快速的撤離災害現場。然而針對流體在隧道內的流動規律，國內外學者通常采用ANSYS等有限元分析軟件進行數值模擬分析，而在模型試驗研究方面尚屬空白。?

實用新型內容

本實用新型的目的是為克服上述技術的不足，提供一種結構簡單、操作簡便、具有可視性的流體流動模擬裝置與方法，通過獲取流速、水壓等流場信息數據，準確掌握流體在隧道內的流動規律，從而制定科學合理的災害逃生路線，有效引導技術人員的安全撤離。?

為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案：?

隧道突水涌泥模型試驗中流體流動模擬裝置，包括兩個相互平行的隧道模擬管，且兩個隧道模擬管通過一個橫洞模擬管連接，隧道模擬管和橫洞模擬管底部均連接有滑行體，所述的滑行體放置在軌道槽中，且滑行體在軌道槽內自由滑動；在所述的兩個隧道模擬管中均設有三心圓板，在所述的三心圓板處使流體按照設定的水壓和速度流入隧道模擬管中；且通過調整隧道模擬管中設有三心圓板的構件的位置，模擬隧道掌子面與橫洞之間的不同距離；通過調整兩個隧道模擬管中設有三心圓板的構件位置，模擬兩個隧道掌子面之間的不同位置關系。

所述的軌道槽底部固定在一個剛度板上，所述的剛度板通過插銷與六個支撐腿鉸接，支撐腿底部固定在圓形平板支座上。?

所述的滑行體為倒凸字形滑行體。?

所述的軌道槽為與滑行體相互配合的凹字形。?

所述的兩個隧道模擬管分別由至少兩個構件A和一個構件B組成，構件A與構件A之間、構件A與構件B之間通過螺栓和螺母連接到一起；?

所述的構件A為一個拱形件，且在拱形件的前后兩個弧形面上均設有一圈向上的連接面，在所述的連接面設有螺紋孔；

所述的構件B為一個拱形件，所述的拱形件軸向面的前端的弧形面上設有一圈向上的連接面，在所述的連接面設有螺紋孔；在拱形件徑向面設有一個與橫洞模擬管相連通的孔，且在徑向面孔的位置也設有一圈連接面，在所述的連接面設有螺紋孔。

所述的每個隧道模擬管中，其中有一個構件A中設有一個三心圓板。?

所述的三心圓板與隧道模擬管內側形狀一致，是由三段半徑不同的圓弧相切連接而成。?

所述的橫洞模擬管由至少兩個可拆裝的構件C組成，構件C之間通過螺栓和螺母連接到一起；?

所述的構件C為一個拱形件，且在拱形件的前后兩個弧形面上均設有一圈向上的連接面，在所述的連接面設有螺紋孔。

所述的兩個隧道模擬管和橫洞模擬管的內表面進行磨砂處理，以增大流體與管內表面的摩擦力。?

所述的兩個隧道模擬管和橫洞模擬管所用材料為高強度透明樹脂，具有良好的可視性。?

所述的剛度板與兩個隧道模擬管的軸線所在平面平行。?

所述的剛度板上共有三個軌道槽，軌道上共有七個滑行體。?

所述的剛度板與支撐腿鉸接，可自由轉動，支撐腿上設有三個插銷。?

應用上述裝置實現隧道突水涌泥模型試驗中流體流動的模擬方法，包括以下步驟：?

A.?將固定在圓形平板支座上的支撐腿放置到同一水平面上，確定支撐腿上插銷的位置，并通過插銷將剛度板鉸接到支撐腿上；

B.?根據兩個隧道模擬管的間距確定橫洞模擬管所需構件C數量，用螺栓B和螺母B將各個構件C連接到一起，并將連接好后的橫洞模擬管通過倒凸字形滑行體放置到凹字形軌道槽中；