[发明专利]隧道突水涌泥模型试验中流体流动模拟装置与方法

权利要求书

1.隧道突水涌泥模型试验中流体流动模拟装置，其特征在于：包括两个相互平行的隧道模拟管，且两个隧道模拟管通过一个横洞模拟管连接，隧道模拟管和横洞模拟管底部均连接有滑行体，所述的滑行体放置在轨道槽中，且滑行体在轨道槽内自由滑动；在所述的两个隧道模拟管中均设有三心圆板，在所述的三心圆板处使流体按照设定的水压和速度流入隧道模拟管中；且通过调整隧道模拟管中设有三心圆板的构件的位置，模拟隧道掌子面与横洞之间的不同距离；通过调整两个隧道模拟管中设有三心圆板的构件的位置，模拟两个隧道掌子面之间的不同位置关系。

2.如权利要求1所述的隧道突水涌泥模型试验中流体流动模拟装置，其特征在于：所述的轨道槽底部固定在一个刚度板上，所述的刚度板通过插销与六个支撑腿铰接，支撑腿底部固定在圆形平板支座上。

3. 如权利要求1所述的隧道突水涌泥模型试验中流体流动模拟装置，其特征在于：所述的滑行体为倒凸字形滑行体。

4. 如权利要求1所述的隧道突水涌泥模型试验中流体流动模拟装置，其特征在于：所述的轨道槽为与滑行体相互配合的凹字形。

5. 如权利要求1所述的隧道突水涌泥模型试验中流体流动模拟装置，其特征在于：所述的两个隧道模拟管分别由至少两个构件A和一个构件B组成，构件A与构件A之间、构件A与构件B之间通过螺栓和螺母连接到一起；

所述的构件A为一个拱形件，且在拱形件的前后两个弧形面上均设有一圈向上的连接面，在所述的连接面设有螺纹孔；

所述的构件B为一个拱形件，所述的拱形件轴向面的前端的弧形面上设有一圈向上的连接面，在所述的连接面设有螺纹孔；在拱形件径向面设有一个与横洞模拟管相连通的孔，且在径向面孔的位置也设有一圈连接面，在所述的连接面设有螺纹孔。

6. 如权利要求5所述的隧道突水涌泥模型试验中流体流动模拟装置，其特征在于：所述的每个隧道模拟管中，其中有一个构件A中设有一个三心圆板。

7. 如权利要求1所述的隧道突水涌泥模型试验中流体流动模拟装置，其特征在于：所述的横洞模拟管由至少两个可拆装的构件C组成，构件C之间通过螺栓和螺母连接到一起；

所述的构件为C为一个拱形件，且在拱形件的前后两个弧形面上均设有一圈向上的连接面，在所述的连接面设有螺纹孔。

8. 如权利要求1所述的隧道突水涌泥模型试验中流体流动模拟装置，其特征在于：所述的两个隧道模拟管和横洞模拟管的内表面进行磨砂处理，以增大流体与管内表面的摩擦力。

9. 如权利要求1所述的隧道突水涌泥模型试验中流体流动模拟装置，其特征在于：所述的两个隧道模拟管和横洞模拟管所用材料为高强度透明树脂，具有良好的可视性。

10. 一种利用如权利要求1-9所述的任一模拟装置实现隧道突水涌泥模型试验中流体流动的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

A. 将固定在圆形平板支座上的支撑腿放置到同一水平面上，按照刚度板倾角确定支撑腿上插销的位置，并通过插销将刚度板铰接到支撑腿上；

B. 根据两个隧道模拟管的间距确定横洞模拟管所需构件C数量，并将各个构件C连接到一起，并将连接好后的横洞模拟管通过倒凸字形滑行体放置到凹字形轨道槽中；

C. 根据隧道模拟管A中三心圆板与横洞模拟管之间的距离，调整设有三心圆板的构件A的位置，并将隧道模拟管A的各个构件A和B连接到一起；

D. 根据隧道模拟管B的三心圆板与隧道模拟管A的三心圆板之间的位置关系，调整隧道模拟管B中设有三心圆板的构件A的位置，并将隧道模拟管B的各个构件A和B连接到一起；

E. 将连接好后的两个隧道模拟管通过倒凸字形滑行体放置到凹字形轨道槽中，滑动倒凸字形滑行体，使两个隧道模拟管与横洞模拟管靠近，将三者连接到一起；

F. 根据试验要求使流体从隧道模拟管A中的三心圆板处按设定水压或速度流入隧道模拟管A中，观测流体在两个隧道模拟管和横洞模拟管内的流动规律，直至流体流动达到稳定状态，完成本组试验；

G. 清净两个隧道模拟管和横洞模拟管内的流体，按下一组试验的要求重复步骤A-F，直至所有流动模拟试验结束。