CN102607660B

CN102607660B - 一种用于流固耦合模型试验涌水量采集装置及使用方法

Info

Publication number: CN102607660B
Application number: CN2012100902603A
Authority: CN
Inventors: 李术才; 郭明; 宋曙光; 李利平; 林春金; 周毅; 胡聪; 石少帅; 周宗青
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: CN102607660A

Abstract

本发明涉及一种用于流固耦合模型试验涌水量采集装置及使用方法，装置包括集水装置，集水装置的下面设有调节其倾斜角度的调节支架，集水装置通过两路引水装置一路连接计量装置，计量装置再通过排水管与水池相连，另一路直接与水池相连。本发明操作简单、组装灵活方便、记录数据直观准确，用于预测涌水量，应用于实际工程中，对实际工程提供指导意义。

Description

一种用于流固耦合模型试验涌水量采集装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种用于流固耦合模型试验中涌水量采集装置，属于地下工程技术领域。

背景技术

随着我国地下工程建设的蓬勃发展，岩溶地区修建隧道、水电站、跨流域调水以及深部矿产等地下工程中不断遇到突水、涌泥等大型地质灾害。在国内外隧道特大事故中，突水事故在死亡人数和发生次数上均居于前列，给隧道工程界带来的人身伤亡和经济损失极为惨重。如宜万线铁路野三关隧道穿越强岩溶地区，由于连续降雨，其I线DK124+602掌子面在爆破后不久后发生大型突水涌泥地质灾害，造成10人死亡；雅砻江水电站深埋勘探导洞发生高达的岩溶大突水，冲毁施工设施并废弃一条施工隧洞；宜万线铁路马鹿箐隧道平导施工上覆溶腔水体压裂拱部围岩，发生特大突水灾害，最大突水量高达30×10⁴m³/h，造成11人死亡。

因此，从目前国内外隧道施工现状及发展趋势来看，如何解决海底隧道突水涌水条件定量评价预测问题，有效遏制突水、涌泥等灾害事故的发生，对海底隧道安全运营和施工具有极其重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于流固耦合模型试验涌水量采集装置及使用方法，操作简单、组装灵活方便、记录数据直观准确，用于预测涌水量，应用于实际工程中，对实际工程提供指导意义。

为实现上述目的，经过长期的研究和实践，本发明采用下述技术方案：

一种用于流固耦合模型试验涌水量采集装置，包括集水装置，集水装置的下面设有调节其倾斜角度的调节支架，集水装置通过两路引水装置一路连接计量装置，计量装置再通过排水管与水池相连，另一路直接与水池相连。

所述的集水装置为弓形截面不锈钢槽，顶端设置导水钢片，集水装置与流固耦合模型试验隧洞口紧密贴合，保证准确采集隧道内涌水。

所述的两路引水装置分别为设有控制阀的橡胶软管。

所述的计量装置为带有刻度的钢化玻璃槽，精度达1ml。

所述的排水管上设有控制阀，保证测量涌水量不会超过最大量程。

所述的用于流固耦合模型试验涌水量采集装置的使用方法：

1)流固耦合模型试验隧道开挖完成后，将集水装置与隧道底端紧密贴合，使集水装置能够完全接纳隧道内涌水；

2)用调节支架调整集水装置至与水平面呈夹角，能够保证隧道内涌水在重力作用下自动流入计量装置中；优选呈30°夹角；

3)先关闭与计量装置相连接的一路引水装置上的控制阀，打开与水池直接相接的一路引水装置上的控制阀，向流固耦合模型试验装置(属现有技术)的高强度钢化玻璃密封箱内注入一定水头高度的水；

4)待隧道内渗水量稳定，关闭计量装置底部控制阀，关闭与水池直接相接的一路引水装置上的控制阀，同时打开与计量装置相连接的一路引水装置上的控制阀，采集涌水量；

5)待采集一段时间后，关闭与计量装置相连接的一路引水装置上的控制阀，同时打开与水池直接相接的一路引水装置上的控制阀，记录计量装置中涌水量的数据；

6)改变流固耦合模型试验的上覆水体水头高度，将步骤3)、步骤4)和步骤5)视为一个循环，重复操作，进行不同上覆水体水头高度作用下的涌水量采集；

7)改变流固耦合模型试验中隧道覆盖层厚度，并向其中加入一定水头高度的水，将步骤3)、步骤4)和步骤5)视为一个循环，重复操作，进行不同覆盖层厚度作用下的涌水量采集；

8)试验结束或试验中采集涌水达到最大量程，计量装置中的涌水通过打开底部排水口处控制阀排出。

本发明具有以下优点：

1)能成功的模拟流固耦合模型试验涌水量变化与上覆水体高度变化、以及覆盖层厚度变化关系；

2)采用与模型隧道底部紧密贴合的不锈钢槽，能够充分利用空间，最大限度的采集隧道内涌水量，减小误差；

3)采用带有阀门的分叉引水橡胶管，能够自由控制涌水量的采集，保证试验正常、精确进行；

4)采用侧壁附带精度达1ml的玻璃槽计量涌水量，直观方便，可以保证试验的实时进行，减少了频繁移动集水装置造成的涌水量损失。同时底部附带排水口，可及时排除玻璃槽内涌水，防止超出最大量程。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明引水装置结构图；

其中1.集水装置；2.调节支架；3.引水装置(与计量装置相连的一路)；4.引水装置(与水池相连的一路)；5.计量装置；6.排水管；7.水池；a、b均为控制阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1中，一种用于流固耦合模型试验涌水量采集装置，包括集水装置1，集水装置1的下面设有调节其倾斜角度的调节支架2，集水装置1通过两路引水装置一路连接计量装置5，计量装置5再通过排水管6与水池7相连，另一路直接与水池7相连。

集水装置1为弓形截面不锈钢槽，集水装置1与流固耦合模型试验隧洞口紧密贴合，保证准确采集隧道内涌水。两路引水装置3、4分别设有控制阀的橡胶软管。计量装置5为带有刻度的钢化玻璃槽，精度达1ml。排水管上设有控制阀，保证测量涌水量不会超过最大量程。

上述装置的使用方法：

1)流固耦合模型试验隧道开挖完成后，将集水装置1与隧道底端紧密贴合，使集水装置1能够完全接纳隧道内涌水；

2)用调节支架2调整集水装置1至与水平面呈夹角，能够保证隧道内涌水在重力作用下自动流入计量装置5中；

3)先关闭与计量装置5相连接的一路引水装置3上的控制阀，打开与水池7直接相接的一路引水装置4上的控制阀，向流固耦合模型试验装置的高强度钢化玻璃密封箱内注入一定水头高度的水；

4)待隧道内渗水量稳定，关闭计量装置5底部控制阀，关闭与水池7直接相接的一路引水装置4上的控制阀，同时打开与计量装置5相连接的一路引水装置3上的控制阀，采集涌水量；

5)待采集一段时间后，关闭与计量装置5相连接的一路引水装置3上的控制阀a，同时打开与水池7直接相接的一路引水装置4上的控制阀b，记录计量装置5中涌水量的数据；

8)试验结束或试验中采集涌水达到最大量程，计量装置中的涌水可通过打开底部排水口处控制阀排出。

Claims

1.一种用于流固耦合模型试验涌水量采集装置的使用方法，该装置包括集水装置，集水装置的下面设有调节其倾斜角度的调节支架，集水装置通过两路引水装置一路连接计量装置，计量装置再通过排水管与水池相连，另一路直接与水池相连；其步骤为：

1）流固耦合模型试验隧道开挖完成后，将集水装置与隧道底端紧密贴合，使集水装置能够完全接纳隧道内涌水；

2）用调节支架调整集水装置至与水平面呈夹角，能够保证隧道内涌水在重力作用下自动流入计量装置中；

3）先关闭与计量装置相连接的一路引水装置上的控制阀，打开与水池直接相接的一路引水装置上的控制阀，向流固耦合模型试验装置的高强度钢化玻璃密封箱内注入一定水头高度的水；

4）待隧道内渗水量稳定，关闭计量装置底部控制阀，关闭与水池直接相接的一路引水装置上的控制阀，同时打开与计量装置相连接的一路引水装置上的控制阀，采集涌水量；

5）待采集一段时间后，关闭与计量装置相连接的一路引水装置上的控制阀，同时打开与水池直接相接的一路引水装置上的控制阀，记录计量装置中涌水量的数据；

6）改变流固耦合模型试验的上覆水体水头高度，将步骤3）、步骤4）和步骤5）视为一个循环，重复操作，进行不同上覆水体水头高度作用下的涌水量采集；

7）改变流固耦合模型试验中隧道覆盖层厚度，并向其中加入一定水头高度的水，将步骤3）、步骤4）和步骤5）视为一个循环，重复操作，进行不同覆盖层厚度作用下的涌水量采集；

8）试验结束或试验中采集涌水达到最大量程，计量装置中的涌水通过打开底部排水口处控制阀排出。