[发明专利]用于确定实际工程隧道最小风道面积的实验装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于确定实际工程隧道最小风道面积的实验装置及方法。所述实验装置包括隧道实验模型、风机、风道板以及调节机构；其中，所述风道板采用滑动密封连接的方式与隧道实验模型进行装配，所述调节机构设置于风道板的正下方，用于支撑并调节风道板的高度，以实现风道面积的改变。本发明所述风道面积可调的实验装置可用于模拟实际工程隧道通风系统中的通风排烟情况，为实际工程隧道通风系统中确定最小风道面积创造了条件。另一方面，本发明所述的用于确定实际工程隧道最小风道面积的实验装置及方法可为现有隧道通风系统的结构设计提供理论依据，也可用于验证现有隧道通风方案的可行性，为降低隧道工程建设初期投资和施工风险提供了可能。

技术领域

本发明涉及隧道通风领域，具体涉及一种用于确定实际工程隧道最小风道面积的实验装置及方法。

背景技术

自国际隧道协会提出“大力发展地下空间，开始人类新的穴居时代”的倡议以来，地下空间的开发利用作为解决人口、环境、资源三大难题的重大举措，得到了世界各国的积极响应。特别是施建交通隧道，不仅可以缓解城乡交通压力，解决交通干线跨江越海受到的限制，而且可以缩短线路里程，降低对周围环境和人民生产、生活的影响。但是，随着经济及社会的发展，尤其是隧道修建技术的迅猛发展，隧道修建越来越趋于复杂化，在给人们生产、生活带来便利的同时，也导致了许多新的技术难题，诸如长距离隧道防灾通风、火灾逃生及疏散救援等。其中，隧道通风系统一直是影响隧道工程建设方案可行性的因素之一。如果拟建隧道通风系统过于复杂，尤其是设置于隧道顶部的风道面积偏大时，会导致隧道工程建设初投资和施工风险增大。因此，如何合理设计风道面积一直是隧道通风系统研究的重点和难点。

目前，研究隧道通风排烟系统的方法有很多，主要包括工程类比、数值模拟、理论分析和模型实验。其中，王亚琼等申请了“一种隧道通风模型试验测试系统”的发明专利，研究开发测试调理机箱，能根据实时测得的风速风压值计算静压；崔兴华等申请了“一种可调坡度管廊通风模型装置”发明专利，能够找出可以快速排除烟雾的坡度，以便实际施工用的管道角度进行适当的调节；武义凯等申请了“一种隧道通风模型的可调节横通道”，使得主通道与横通道之间角度可调节，方便在横通道与主通道呈一定夹角的情况下，达到降低能量损失，提高通风效率和仿真度的效果。

综上，上述研究均主要集中在模型实验中测试计算、通风节能、快速排烟等问题，并未提出如何在隧道通风系统中合理设计风道面积(即：风道板和顶部空间合围构成的断面面积)，在满足通风方案的可行性同时，降低施工投资和施工难度。

发明内容

为了解决现有隧道通风系统以及隧道通风系统施工方案中，存在的隧道顶部风道面积偏大或设计不合理的问题，本发明提供一种可以用于确定实际工程隧道通风系统中最小风道面积的实验装置及方法。该装置及方法可以为隧道通风系统的设计提供理论依据，也可用于验证隧道通风方案的可行性，为实现降低隧道工程建设初投资和施工风险提供了可能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于确定实际工程隧道最小风道面积的实验装置，所述实验装置包括隧道实验模型以及用于隧道实验模型内部通风的风机，其中：

所述隧道实验模型以实际工程隧道为参照，按比例缩制；

所述隧道实验模型由隧道主体和隧道拱顶构成，所述隧道拱顶下方设有与隧道主体滑动密封连接的风道板；

所述风道板下方设有用于支撑和调节风道板高度的调节机构，所述风道板与上方隧道实验模型部分合围构成的密封空间的断面面积为风道面积，可随风道板高度的变化而改变。

进一步地，所述隧道实验模型参照实际工程隧道的纵向长度及断面周长，按比例缩制。

进一步地，所述调节机构为液压千斤顶；所述风机为变频轴流风机，分别包括设置于隧道实验模型顶部一侧的送风机以及设置于隧道实验模型顶部另一侧的抽风机。