[发明专利]用于高速铁路隧道洞口的扩大型降压缓冲装置及设计方法

权利要求书

1.一种用于高速铁路隧道洞口的扩大型降压缓冲装置，其特征在于，包括用于连接在标准断面隧道（1）端口的扩大型隧道（3），所述扩大型隧道（3）横截面大于标准断面隧道（1）的横截面，所述扩大型隧道（3）的内壁上连接有成阵列分布的若干个橡胶块（4）；所述橡胶块（4）内设置有中间固定板（52），所述橡胶块（4）的一侧设置有顶部连接板（51），所述顶部连接板（51）与所述中间固定板（52）通过竖向立柱（53）相连接，所述顶部连接板（51）与所述扩大型隧道（3）内壁可拆卸连接；所述顶部连接板（51）一侧面与所述扩大型隧道（3）内壁相贴合，所述顶部连接板（51）另一侧面与所述橡胶块（4）相贴合。

2.根据权利要求1所述的一种用于高速铁路隧道洞口的扩大型降压缓冲装置，其特征在于，每个所述橡胶块（4）为边长为0.8~1.2m的正方体。

3.根据权利要求1所述的一种用于高速铁路隧道洞口的扩大型降压缓冲装置，其特征在于，所述扩大型隧道（3）长度为20~30m，所述橡胶块（4）在沿扩大型隧道（3）轴向布置4~6排，每排所述橡胶块（4）沿所述扩大型隧道（3）周向布置6~8个；

和/或，

所述扩大型隧道（3）等截面设置，所述扩大型隧道（3）的净空面积为所述标准断面隧道（1）的1.3~1.5倍。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种用于高速铁路隧道洞口的扩大型降压缓冲装置，其特征在于，还包括喇叭形导洞（2），所述喇叭形导洞（2）的大口端连接所述扩大型隧道（3），所述喇叭形导洞（2）的小口端用于连接标准断面隧道（1）端口。

5.根据权利要求4所述的一种用于高速铁路隧道洞口的扩大型降压缓冲装置，其特征在于，所述喇叭形导洞（2）的轴向长度为5~10m，所述喇叭形导洞（2）的横截面沿着轴向线性变化。

6.一种用于权利要求1-5任意一项所述的用于高速铁路隧道洞口的扩大型降压缓冲装置的设计方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1.拟定所述扩大型隧道（3）的轴向长度L和横截面积，并基于所述横截面积得到所述扩大型隧道（3）的等效直径d，之后基于列车通过所述扩大型隧道（3）时的流速及所述扩大型隧道（3）的等效直径d得到雷诺数Re；

S2.基于雷诺数Re判断列车通过所述扩大型隧道（3）时所述扩大型隧道（3）内的流体状态，并得到所述扩大型隧道（3）内的沿程摩阻系数；

S3.基于所述沿程摩阻系数及所述扩大型隧道（3）的轴向长度L计算得到压力波通过扩大型隧道（3）时的压降值。

7.根据权利要求6所述的一种设计方法，其特征在于，所述扩大型隧道（3）内的沿程摩阻系数具体为

当雷诺数Re≥4000时，

当雷诺数Re4000时，

式中，为沿程摩阻系数；Re为流体雷诺数；k/d为扩大型隧道（3）内管壁相对粗糙度。

8.根据权利要求6所述的一种设计方法，其特征在于，压力波通过扩大型隧道（3）时的压降值的计算公式为：

式中，为压力波经过扩大型隧道（3）时的压降值；L为扩大型隧道（3）的轴向长度，此处取扩大型隧道（3）长度；d为扩大型隧道（3）直径，此处取扩大型隧道（3）的等效直径；L/d称为扩大型隧道（3）的几何因子；为空气密度；v为扩大型隧道（3）内流体的平均流速。