隧道排水盲管堵塞机理模型试验装置及其试验方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109975047A(43)申请公布日2019.07.05(21)申请号201910204730.6(22)申请日2019.03.18(71)申请人中铁第四勘察设计院集团有限公司地址430063湖北省武汉市武昌区杨园和平大道745号(72)发明人肖明清龚彦峰李鹏飞杨云轩王少锋唐曌(74)专利代理机构武汉东喻专利代理事务所(普通合伙)42224代理人方可(51)Int.Cl.G01M99/00(2011.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称隧道排水盲管堵塞机理模型试验装置及其试验方法(57)摘要本发明公开了隧道排水盲管堵塞机理模型试验装置，包括支撑架、试验箱、排水系统、集水箱和变频水泵，所述支撑架上安装所述试验箱和所述排水系统；该试验箱包括箱体及拱形板，该箱体上设置有多个进水口，该拱形板上设置有多个泄水口；该排水结构包括环向排水盲管、排水边沟和纵向排水盲管，每根所述环向排水盲管均包括N根弧形管和N+1个三通管A；所述排水边沟设置有两道；每根所述纵向排水盲管均包括M个三通管B和M+1根直管并且它们交替设置。本发明通过环向和纵向排水盲管以及变频水泵等建立矿山法隧道排水系统模型，实现在实验室条件下对排水盲管结晶堵塞问题进行模拟，有利于对矿山法隧道排水盲管堵塞机理及其相关影响因素的研究。CN109975047ACN109975047A权利要求书1/2页1.隧道排水盲管堵塞机理模型试验装置，其特征在于，包括支撑架、试验箱、排水系统、集水箱和变频水泵，其中，所述支撑架上安装所述试验箱和所述排水系统；所述试验箱内部用于装填围岩材料，该试验箱包括箱体及与隧道形状一致的拱形板，并且该箱体的下部具有凹陷结构，所述拱形板设置在所述凹陷结构处，该箱体上设置有多个进水口，该拱形板上设置有多个泄水口；所述排水系统位于所述拱形板所围区域内，该排水结构包括环向排水盲管、排水边沟和纵向排水盲管，并且，所述环向排水盲管设置有M根并且它们沿所述拱形板的纵向等间距布置，每根所述环向排水盲管均包括N根弧形管和N+1个三通管A并且它们交替连接设置，相邻两根弧形管通过一所述三通管A的Ⅰ口和Ⅱ口连接；所述排水边沟设置有两道，每道所述排水边沟的铺设方向均与所述拱形板的纵向一致，并且每道排水边沟内分别设置一根纵向排水盲管，所述排水边沟内的纵向排水盲管的长度方向与该排水边沟的铺设方向一致；每根所述纵向排水盲管均包括M个三通管B和M+1根直管，并且它们交替连接设置，相邻两根直管通过一所述三通管B的Ⅰ口和Ⅱ口连接；每根所述环向排水盲管首端和末端的弧形管分别插入对应侧的一所述三通管B的Ⅲ口，从而使所述环向排水盲管和所述纵向排水盲管连通；每个所述三通管A的Ⅲ口分别通过一根泄水管与所述泄水口连接，并且每根所述泄水管上分别安装有泄水阀门；所述集水箱用于回收隧道排水结构排出的地下水，该集水箱内设置所述变频水泵，所述变频水泵通过进水管路与所有的进水口连接，并且该进水管路上设置有进水阀门。2.根据权利要求1所述的隧道排水盲管堵塞机理模型试验装置，其特征在于，所述试验箱内不锈钢板制成。3.根据权利要求1所述的隧道排水盲管堵塞机理模型试验装置，其特征在于，所述箱体上的这些进水口围绕所述箱体设置，以模拟地下水来自各个方向的情况。4.根据权利要求3所述的隧道排水盲管堵塞机理模型试验装置，其特征在于，这些进水孔设置分布于不同的水平面上，所述箱体上同侧的同一水平面上的进水孔的间距相等。5.根据权利要求1所述的隧道排水盲管堵塞机理模型试验装置，其特征在于，所述泄水孔设置有多排，每排所述泄水孔均沿所述拱形板的纵向设置，并且每排的所述泄水孔等间距布置。6.根据权利要求5所述的隧道排水盲管堵塞机理模型试验装置，其特征在于，相邻两排泄水孔的中心线所在平面的夹角相等。7.采用权利要求1～6中任一权利要求所述隧道排水盲管堵塞机理模型试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在试验箱内装填围岩材料：将围岩材料的土体分层填充到试验箱中，并根据每层土体所在高度埋设相应的传感器；2)将隧道排水结构排出的地下水装到集水箱内；3)饱和土体：开启所有的进水阀门和泄水阀门，开启变泵水泵并调节变频水泵扬程，待2CN109975047A权利要求书2/2页有地下水从排水系统流出后，关闭泄水阀门，以让土体达到饱和；4)打开泄水阀门，待渗流稳定后，传感器进行测量；5)让地下水在集水箱和试验箱内循环设定的时间，测量结晶在排水系统中的产生情况；6)关闭变频水泵，待地下水从排水系统排出后，更换新的排水系统；7)重复步骤1)～步骤6)，以此方式，不断获得结晶在排水系统中的产生情况。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，每层土体均进行夯实。3CN1099