CN213068179U - 一种隧道排水管模拟试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种隧道排水管模拟试验装置，包括顶部水箱和底部水箱，底部水箱通过化学泵和进水管与顶部水箱连接，顶部水箱底部通过连接管与隧道排水管连接，连接管上设置有流量阀和流量计，隧道排水管上设置有测试窗口，隧道排水管出口端设置在底部水箱进水口上方，顶部水箱设置在可升降的支架上，隧道排水管设置在高度可控制的支座上，底部水箱中还设置有加热器和搅拌器。本实用新型结构简单，使用方便，能够模拟不同排水管坡度以及不同地下水的流速、温度和化学成分等情况，有效解决了现有技术中模拟试验条件单一和装置应用受限等问题。
Description
技术领域
本实用新型属于隧道与地下工程技术领域，具体涉及到一种隧道排水管模拟试验装置。
背景技术
隧道排水管是排水型隧道的重要组成部分，也是保障地下水正常排出、维持衬砌正常荷载的重要功能设施。排水管的主要作用是按设计功能及时排出积聚在隧道排水系统内的地下水。排水管的功能一般受地下水流量、坡度、布置方向、管截面积、管内壁粗糙度等因素影响。在可溶岩地区，地下水往往带有丰富的钙、镁离子；当环境条件发生改变时，如二氧化碳浓度适宜时，这些钙镁离子将很容易以碳酸盐形式结晶析出，附着在排水管内壁，使排水管有效过水断面减小，严重时甚至会堵塞隧道的排水管网，将会增大隧道衬砌附加荷载，威胁衬砌结构安全。在隧道排水管网系统中，由于坡度小、地下水流速慢，隧道底部横向排水管是最容易发生结晶堵塞的部位。因此，针对可溶岩地区的隧道工程，有必要进行试验研究，以分析排水管内碳酸盐的结晶规律及影响因素，探索排水管采取不同措施时的防治效果。但现有的隧道排水管试验装置都是专门针对某一具体情况设计，如固定的坡度和水流速，条件单一，在模拟试验过程中调整困难，不能得出更详细准确的试验数据，现有的试验装置并不适用于多种试验情况，应用场景十分有限，不能很好的为隧道排水管的设计使用提供科学依据。
实用新型内容
针对上述不足，本实用新型提供一种隧道排水管模拟试验装置，结构简单，使用方便，能够模拟不同排水管坡度以及不同地下水的流速、温度和化学成分等情况，应用前景广泛，可以适用于多种条件的模拟试验，有效解决了现有技术中模拟试验条件单一和装置应用受限等问题。
为实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种隧道排水管模拟试验装置，包括顶部水箱和底部水箱，底部水箱通过化学泵和进水管与顶部水箱连接，顶部水箱底部通过连接管与隧道排水管连接，连接管上设置有流量阀和流量计，隧道排水管上设置有测试窗口，隧道排水管出口端设置在底部水箱进水口上方，顶部水箱设置在可升降的支架上，隧道排水管设置在高度可调的支座上，底部水箱中还设置有加热器和搅拌器。
本实用新型的有益效果是：在进行模拟试验时，底部水箱通过化学泵和进水管将模拟地下水泵入顶部水箱中，顶部水箱中的模拟地下水在重力作用下经过连接管，以不同流速进入隧道排水管中，最后再进入底部水箱中，形成一个模拟地下水循环，可以源源不断的在隧道排水管中进行试验；在试验过程中，可以通过改变隧道排水管底部支座的高度来模拟不同隧道排水管的坡度，本装置可调整的坡度范围为0-5％；水流速可以通过支架的升降调节顶部水箱的高度，以及调节流量阀来实现，流速调整范围为0.1-1.5m/s；顶部水箱设置有溢流孔，以确保顶部水箱的水头始终不变；水成分可以自行配置或取用某地的地下水，因为模拟地下水可能是腐蚀性的，所以加热器、搅拌器、流量计和流量阀均采用耐腐蚀的，同时采用搅拌器搅拌，保证模拟地下水的成分均匀；加热器用于加热，使模拟地下水可以选用不同的温度条件；模拟地下水在隧道排水管中的流速可以通过实际排水管流量和实际过水断面积计算得到，实际排水管流量为流量计的测量值，实际过水断面积则通过测试窗口使用游标卡尺进行实际测量并计算得出。上述装置可以用于研究可溶岩地区地下水易在隧道排水管内结晶从而堵塞排水管的灾害现象，配置相应成分的模拟地下水即可实现；本装置可以模拟实际隧道底部横向排水管(水流最缓慢处)，可以实现不同隧道排水管坡度、地下水流速、化学成分和温度等情况的可调可控，进行模拟试验用于研究排水管内地下水碳酸盐结晶规律机制、各种预防碳酸盐结晶措施的实际效果、各种非破坏性清洗方式的清洗疏通效果等。本装置结构简单，使用方便，能够模拟不同排水管坡度以及不同地下水的流速、温度和成分等多种真实情况，应用前景广泛，可以适用于多种条件的模拟试验，有效解决了现有技术中模拟试验条件单一和装置应用受限等问题。
进一步，顶部水箱上部设置有溢流管，溢流管出口端设置在底部水箱进水口上方。
采用上述进一步方案的有益效果是：当顶部水箱中水量较多时，溢流管可以将多余的水排入底部水箱中，以维持顶部水箱的水头始终稳定，并防止模拟地下水溢出，影响模拟试验的正常进行。
进一步，隧道排水管模拟试验装置还包括控制装置，化学泵、加热器和搅拌器均与控制装置连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：可以通过控制装置来控制化学泵、加热器和搅拌器的开关及调节，使用更加方便快捷。
进一步，控制装置为PLC控制器。
进一步，隧道排水管为实际隧道工程所用的排水管。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用与实际工程基本一致的材料，能够较为真实模拟隧道排水管，并有效降低试验成本。
附图说明
图1为隧道排水管模拟试验装置的示意图；
其中，1、顶部水箱；2、进水管；3、化学泵；4、加热器；5、搅拌器；6、底部水箱；7、支座；8、测试窗口；9、隧道排水管；10、支架；11、流量计；12、流量阀；13、溢流管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
本实用新型的一个实施例中，如图1所示，提供了一种隧道排水管9模拟试验装置，包括顶部水箱1和底部水箱6，底部水箱6通过化学泵3和进水管2与顶部水箱1连接，顶部水箱1底部通过连接管与隧道排水管9连接，连接管上设置有流量阀12和流量计11，隧道排水管9上设置有测试窗口8，隧道排水管9出口端设置在底部水箱6进水口上方，顶部水箱1设置在可升降的支架10上，前述的可升降的支架10可以为液压缸带动的升降支架10，也可以为手动调节的升降支架10，隧道排水管9设置在高度可调的支座7上，底部水箱6中还设置有加热器4和搅拌器5。在进行模拟试验时，底部水箱6通过化学泵3和进水管2将模拟地下水泵入顶部水箱1中，顶部水箱1中的模拟地下水在重力作用下经过连接管以设计流速进入隧道排水管9中，最后再进入底部水箱6中，形成一个模拟地下水循环，可以源源不断的在隧道排水管9中进行试验；在试验过程中，可以通过改变隧道排水管9底部支座7的高度来模拟不同隧道排水管9的坡度，本装置可调整的坡度范围为0-5％；水流速可以通过支架10的升降调节顶部水箱1的高度，以及调节流量阀12来实现，流速调整范围为0.1-1.5m/s；顶部水箱1的稳定水头通过溢流管13实现，试验时需确保溢流管有少量水流出；水成分可以通过自行配置或取用某地的地下水，因为模拟地下水可能是腐蚀性的，所以加热器4、搅拌器5、流量计11和流量阀12均采用耐腐蚀的，同时采用搅拌器5搅拌，保证模拟地下水的成分均匀；加热器4用于加热，使模拟地下水可以选用不同的温度条件；模拟地下水在隧道排水管9中的流速可以通过实际排水管流量和实际过水断面积计算得到，实际排水管流量为流量计11的测量值，实际过水断面积则通过测试窗口8使用游标卡尺进行实际测量并计算得出。上述装置可以用于研究可溶岩地区地下水易在隧道排水管9内结晶从而堵塞排水管的灾害现象，配置相应成分的模拟地下水即可实现；本装置可以模拟实际隧道底部横向排水管(水流最缓慢处)，可以实现不同隧道排水管9坡度、地下水流速、化学成分和温度等情况的可调可控，进行模拟试验用于研究排水管内地下水碳酸盐结晶规律机制、各种预防碳酸盐结晶措施的实际效果、各种非破坏性清洗方式的清洗疏通效果等。本装置结构简单，使用方便，能够模拟不同排水管坡度以及不同地下水的流速、温度和成分等多种真实情况，应用前景广泛，可以适用于多种条件的模拟试验，有效解决了现有技术中模拟试验条件单一和装置应用受限等问题。
顶部水箱1上部设置有溢流管13，溢流管13出口端设置在底部水箱6进水口上方；溢流管用于维持顶部水箱水头保持在某一固定值，试验时需确保溢流管13有少量水排出，进入底部水箱6中。隧道排水管9模拟试验装置还包括控制装置，化学泵3、加热器4和搅拌器5均与控制装置连接，控制装置为欧姆龙CP1H-X40DT-D型PLC控制器；可以通过控制装置来控制化学泵3、加热器4和搅拌器5的开关及调节，使用更加方便快捷。隧道排水管9为实际隧道工程采用的排水管。
使用时，底部水箱6通过化学泵3和进水管2将模拟地下水泵入顶部水箱1中，顶部水箱1中的模拟地下水在重力作用下经过连接管进入隧道排水管9中，最后再进入底部水箱6中，形成一个模拟地下水循环，可以源源不断的在隧道排水管9中进行试验；通过改变支座7高度、顶部水箱1高度、流量阀12开启程度及模拟地下水条件等，进行不同条件下的模拟试验。本实用新型结构简单，使用方便，能够模拟不同排水管坡度以及不同地下水的流速、温度和成分等情况，有效解决了现有技术中模拟试验条件单一和装置应用受限等问题。
虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (5)
1.一种隧道排水管模拟试验装置，其特征在于，包括顶部水箱(1)和底部水箱(6)，所述底部水箱(6)通过化学泵(3)和进水管(2)与所述顶部水箱(1)连接，所述顶部水箱(1)底部通过连接管与隧道排水管(9)连接，所述连接管上设置有流量阀(12)和流量计(11)，所述隧道排水管(9)上设置有测试窗口(8)，所述隧道排水管(9)出口端设置在所述底部水箱(6)进水口上方，所述顶部水箱(1)设置在可升降的支架(10)上，所述隧道排水管(9)设置在高度可调的支座(7)上，所述底部水箱(6)中还设置有加热器(4)和搅拌器(5)。
2.如权利要求1所述的隧道排水管模拟试验装置，其特征在于，所述顶部水箱(1)上部设置有溢流管(13)，所述溢流管(13)出口端设置在所述底部水箱(6)进水口上方。
3.如权利要求1所述的隧道排水管模拟试验装置，其特征在于，所述隧道排水管(9)模拟试验装置还包括控制装置，所述化学泵(3)、所述加热器(4)和所述搅拌器(5)均与所述控制装置连接。
4.如权利要求3所述的隧道排水管模拟试验装置，其特征在于，所述控制装置为PLC控制器。
5.如权利要求1所述的隧道排水管模拟试验装置，其特征在于，所述隧道排水管(9)为实际隧道工程采用的排水管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022590530.XU CN213068179U (zh) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 一种隧道排水管模拟试验装置 |
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| CN202022590530.XU CN213068179U (zh) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 一种隧道排水管模拟试验装置 |
Publications (1)
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| CN213068179U true CN213068179U (zh) | 2021-04-27 |
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| CN202022590530.XU Active CN213068179U (zh) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 一种隧道排水管模拟试验装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN213068179U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113865843A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-31 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种排水管性能试验检测装置及使用方法 |
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2020
- 2020-11-10 CN CN202022590530.XU patent/CN213068179U/zh active Active
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| CN113865843A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-31 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种排水管性能试验检测装置及使用方法 |
| CN113865843B (zh) * | 2021-09-17 | 2022-06-14 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种排水管性能试验检测装置及使用方法 |
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