CN108361064A - 基于压力梯度触发开关原理的隧道新型排水结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于压力梯度触发开关原理的隧道新型排水结构，包括埋在隧道二衬内壁与岩层之间的相互连通的纵向集水管、横向集水管、弧形集水管，与所述横向集水管连通的排水管，设置在所述排水管内的压力梯度开关结构，沿着隧道长度方向设置的排水沟；所述横向排水管沿着隧道的长度方向设置，所述弧形集水管沿着所述隧道顶部的弧形设置，所述排水管与所述排水沟连通。本发明根据地下水的多少来对其进行排放，旱季时，保证地下水的储存量；雨季时，让多余的水分顺利排走，降低对隧道二衬的压力，保护隧道的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及排水领域，具体来说，是基于压力梯度触发开关原理的隧道新型排水结构。
背景技术
修建山区隧道工程可能引起水资源的严重流失，会对隧道顶的水利设施产生极大的影响，会造成隧道区域内居民用水的困难，会使隧道范围内的田地干枯、植被枯黄等生态恶化，甚至引起较大区域的地表塌陷，所以在隧道工程设计施工中应采取措施，防止水资源流失，水面下降。因此，隧道工程特别是处于城市区域的隧道工程，旱季时应保证地下水不能过量排走，不引起水资源过量损失；另一方面，雨季时，特别是暴雨持续季节时，雨水渗入地下围岩，使地下水水头快速升高，从而导致隧道二衬外水压力急剧增大，有可能导致地下工程支护结构受压开裂，甚至产生大股水流喷出，严重影响结构的耐久性，对其运营产生潜在的安全隐患，因此，此种情况下，需要限量排放围岩中的地下水，降低二衬外的外水压力。因此研发一种能基于压力梯度触发开关原理的地下工程排水新型排水系统的限量排放方法及结构装置，是很有必要的。
发明内容
本发明目的是旨在提供了一种基于压力梯度触发开关原理的隧道新型排水结构，根据地下水的多少来对其进行排放，旱季时，保证地下水的储存量；雨季时，让多余的水分顺利排走，降低对隧道二衬的压力，保护隧道的稳定性。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
基于压力梯度触发开关原理的隧道新型排水结构，包括埋在隧道二衬内壁与岩层之间的相互连通的纵向集水管、横向集水管、弧形集水管，与所述横向集水管连通的排水管，设置在所述排水管内的压力梯度开关结构，沿着隧道长度方向设置的排水沟；所述横向排水管沿着隧道的长度方向设置，所述弧形集水管沿着所述隧道顶部的弧形设置，所述排水管与所述排水沟连通。
采用上述技术方案的发明，通过纵向集水管、横向集水管、弧形集水管从多个方向上收集围岩中的水，当围岩中的水量超过XXX时，水压足够大时，压力梯度开关结构自动打开，开启排水模式，将多余的水分排出；当围岩中的水量低于XXX时，水压不足以开启压力梯度开关结构，开启蓄水模式。从而达到在旱季时，保证地下水的储存量；在雨季时，让多余的水分顺利排走，降低对隧道二衬的压力，保护隧道的稳定性的目的。
进一步限定，所述压力梯度开关结构包括设置在所述排水管内壁的环形凸部、挡板、一端与挡板固定连接的弹性部件、与所述弹性部件另一端固定连接的支杆，所述弹性部件给所述挡板施加压力，将所述挡板抵接在所述环形凸部上，将所述排水管关闭。
旱季时，水量低于XXX时，弹性部件施加压力给挡板将，将挡板与环形凸部抵接，将排水管关闭，开启蓄水功能，保证地下水量；在雨季时，水量高于XXX时，水压大于弹性部件的弹力，将挡板顶开，水顺利排出，降低对隧道二衬的压力，保护隧道的稳定性。
进一步限定，所述挡板与所述凸部抵接的那部分均匀开设有第一通孔。
第一通孔，可以在雨季排水时，增加排水率，对弹性部件起到一定的保护作用。
进一步限定，所述压力梯度开关结构还包括位于支杆和凸部之间的、用于保护弹性部件的保护结构，所述保护结构包括分别设置在所述排水管内壁相对位置的凸起、固定在所述凸起远离所述排水管内壁那一端的限位块。
限位块和凸起对挡板起到限位的作用，避免水压过大，将弹性部件损坏。
进一步限定，所述限位块和所述凸起上均设置有第二通孔。
第二通孔的设置同样是为了提高排水率，进一步降低水压过大对弹性部件的损害。
进一步限定，所述弹性部件包括与所述支杆中心固定连接的支柱，套设在支柱上的弹簧，所述弹簧的一端与所述支杆固定连接，另一端与所述挡板固定连接。
支柱可以稳定弹簧的受力方向，让挡板能精准的与环形凸部抵接，也提高弹簧的使用寿命。
本发明相比现有技术，结构简单、合理，可根据地下水的多少来对其进行排放，旱季时，保证地下水的储存量；雨季时，让多余的水分顺利排走，降低对隧道二衬的压力，保护隧道的稳定性。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
图1为本发明的结构示意图；
图2为排水管与压力梯度开关结构的结构示意图；
图3为图2中左视图；
图4为图2的右视图；
主要元件符号说明如下：
纵向集水管1、横向集水管2、弧形集水管3、排水管4、环形凸部51、挡板52、第一通孔521、弹性部件53、支柱531、弹簧532、支杆54、保护结构55、凸起551、限位块552、第二通孔553、排水沟6。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
如图1、图2、图3、图4所示，基于压力梯度触发开关原理的隧道新型排水结构，包括埋在隧道二衬内壁与岩层之间的相互连通的纵向集水管、横向集水管、弧形集水管，与所述横向集水管连通的排水管，设置在所述排水管内的压力梯度开关结构，沿着隧道长度方向设置的排水沟；所述横向排水管沿着隧道的长度方向设置，所述弧形集水管沿着所述隧道顶部的弧形设置，所述排水管与所述排水沟连通。
所述压力梯度开关结构包括设置在所述排水管内壁的环形凸部、挡板、一端与挡板固定连接的弹性部件、与所述弹性部件另一端固定连接的支杆，所述弹性部件给所述挡板施加压力，将所述挡板抵接在所述环形凸部上，将所述排水管关闭。
所述挡板与所述凸部抵接的那部分均匀开设有第一通孔。
所述压力梯度开关结构还包括位于支杆和凸部之间的、用于保护弹性部件的保护结构，所述保护结构包括分别设置在所述排水管内壁相对位置的凸起、固定在所述凸起远离所述排水管内壁那一端的限位块。
所述限位块和所述凸起上均设置有第二通孔。
所述弹性部件包括与所述支杆中心固定连接的支柱，套设在支柱上的弹簧，所述弹簧的一端与所述支杆固定连接，另一端与所述挡板固定连接。
具体的，纵向集水管、横向集水管、弧形集水管之间通过四通阀连通，横向集水管的直径大于纵向集水管和弧形集水管，排水管的直径大于横向集水管。
当围岩中的水量小于XXX时，弹簧施加给挡板的压力大于水压，挡板与环形凸部抵接，压力梯度开关结构关闭，开设蓄水；当水量大于XXX时，水压大于弹簧施加给挡板的压力，挡板离开环形凸部，压力梯度开关结构打开，将多余的水排出；凸起和限位块，限定了挡板的位置，避免水压过大对弹簧造成的损害；第一通孔和第二通孔可以提高排水率。
以上对本发明提供的基于压力梯度触发开关原理的隧道新型排水结构进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.基于压力梯度触发开关原理的隧道新型排水结构，其特征在于，包括埋在隧道二衬内壁与岩层之间的相互连通的纵向集水管、横向集水管、弧形集水管，与所述横向集水管连通的排水管，设置在所述排水管内的压力梯度开关结构，沿着隧道长度方向设置的排水沟；所述横向排水管沿着隧道的长度方向设置，所述弧形集水管沿着所述隧道顶部的弧形设置，所述排水管与所述排水沟连通。
2.根据权利要求1所述的基于压力梯度触发开关原理的隧道新型排水结构，其特征在于，所述压力梯度开关结构包括设置在所述排水管内壁的环形凸部、挡板、一端与挡板固定连接的弹性部件、与所述弹性部件另一端固定连接的支杆，所述弹性部件给所述挡板施加压力，将所述挡板抵接在所述环形凸部上，将所述排水管关闭。
3.根据权利要求2所述的基于压力梯度触发开关原理的隧道新型排水结构，其特征在于，所述挡板与所述凸部抵接的那部分均匀开设有第一通孔。
4.根据权利要求3所述的基于压力梯度触发开关原理的隧道新型排水结构，其特征在于，所述压力梯度开关结构还包括位于支杆和凸部之间的、用于保护弹性部件的保护结构，所述保护结构包括分别设置在所述排水管内壁相对位置的凸起、固定在所述凸起远离所述排水管内壁那一端的限位块。
5.根据权利要求4所述的基于压力梯度触发开关原理的隧道新型排水结构，其特征在于，所述限位块和所述凸起上均设置有第二通孔。
6.根据权利要求5所述的基于压力梯度触发开关原理的隧道新型排水结构，其特征在于，所述弹性部件包括与所述支杆中心固定连接的支柱，套设在支柱上的弹簧，所述弹簧的一端与所述支杆固定连接，另一端与所述挡板固定连接。
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