[实用新型]模型试验中突水涌泥水力边界条件控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种地质力学试验技术，尤其涉及一种模型试验中突水涌泥水力边界条件控制系统。

背景技术

隧道修建过程中面临着严重的突水涌泥等地质灾害风险，尤其是深埋隧道突水涌泥灾害往往具有突发性、大流量、高水压等特点，灾害一旦发生，轻则淹没隧道、施工中断，重则造成重大的人员伤亡和经济损失，甚至有些工程被迫停建或改线。国内外学者针对突水涌泥灾害致灾机理及其灾变演化过程中位移场、应力场和渗流场的变化特征作了大量理论与模型试验研究工作，而对于灾害发生后流体在隧道内的流动规律研究甚少，仅采用ANSYS等有限元分析软件进行了数值模拟，在模型试验研究方面尚属空白。

如何真实的模拟隧道突水涌泥灾害的流速、流量及水压等边界条件，从而准确分析流体在隧道内的流动规律，是开展此类模型试验中面临的主要技术问题之一。通过调研分析发现，已有学者设计了适用于岩体含水层内部及上覆水体的水力边界条件控制系统，而适用于突水涌泥灾害的水力边界条件(包括流速、流量、水压等)的控制系统和方法，国内外未见相关报道。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述技术的不足，提供一种结构简单、操作简便、具有可视性的适用于模型试验中突水涌泥水力边界条件控制系统，以模拟隧道突水涌泥灾害的流速、流量及水压等边界条件，从而真实再现隧道突水涌泥灾害，准确分析水力边界条件对流体在隧道内流动规律的影响。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种模型试验中突水涌泥水力边界条件控制系统，包括：控制水箱，所述控制水箱一侧通过进水管与水泵连接，所述水泵设置在外部集水箱中；所述控制水箱内部设置隔水板A和隔水板B，所述隔水板A和隔水板B将控制水箱依次分为E1、E2、E3三个区；

所述控制水箱E2区底部通过输水管与水压转换器连接，所述水压转换器放置在隧道进口端，隧道出口端下方设置采集装置，采集装置通过回流管A与外部集水箱连通；

所述控制水箱E3区底部通过回流管B与外部水箱连接。

所述进水管上靠近控制水箱位置处设有阀门A，所述进水管上还安装有流量计。

所述输水管两端分别设有阀门B和阀门C，并在靠近隧道进口端位置处设置流速计。

所述的回流管B上设有一阀门D。

所述水压转换器包括：水压转换器进水管口、转换装置以及若干不同管径的水压转换器出水管口，所述若干水压转换器出水管口通过转换装置分别与水压转换器进水管口连通。

所述的控制水箱内水流具有单向流动性，即水流可依次流过E1、E2、E3区。

所述隔水板B高度可调，通过调节隔水板B高度调节E2区的最大储水量。

所述控制水箱和隧道均采用高强度透明树脂材料制成，具有可视性。

本实用新型有益效果：

1、本装置中的水可循环利用，节约水资源。

2、本装置采用高强度透明树脂材料制成，具有良好的可视性。

3、水压转换器的设置可调节一定流量条件下突水涌泥处的水压。

4、控制水箱的设置，可模拟不同静储量条件下的突水涌泥模型试验。

5、本装置可模拟静储量一定，补给水源不同条件下(无补给水源、少量补给水源、补给水源充足)的突水涌泥模型试验。

附图说明：

图1是本实用新型结构示意图；

图2是水压转换器结构示意图。

其中，1.控制水箱，2.进水管，3.水泵，4.外部集水箱，；5.输水管，6.水压转换器，7.隧道，8.采集装置，9.回流管A，10.回流管B，11.隔水板A，12.隔水板B，13.阀门A，14.流量计，15.阀门B，16.阀门C，17.流速计，18.阀门D，19.水压转换器进水管口，20.转换装置，21.水压转换器出水管口。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型进行进一步的说明。

模型试验中突水涌泥水力边界条件控制系统如图1所示，包括控制水箱1，控制水箱1左侧通过一进水管2与水泵3连接，水泵3放置在外部集水箱4中，控制水箱1底部中心通过一输水管5与水压转换器6连接，水压转换器6放置在隧道7进口端，隧道7出口端下方放置一采集装置8，采集装置8通过回流管A 9与外部集水箱4相通；控制水箱1右下方通过回流管B 10与外部水箱4连接。

控制水箱1被隔水板A 11和隔水板B 12分为三个区：E1、E2、E3。