[发明专利]隧道高压风幕试验装置、方法和系统

说明书

本发明公开一种隧道高压风幕试验装置、方法和系统，隧道高压风幕试验装置包括：隧道模型，风幕，风幕设置于隧道模型内，供风机构，用于使得风幕产生高压气幕，而将隧道模型划分为至少两个试验区域，至少两个试验区域均设置有若干个沿隧道模型的长度方向间隔布置的断面；数据采集仪器，包括温度采集器和/或烟雾浓度采集器，温度采集器和/或烟雾浓度采集器分别布置于至少两个试验区域的断面，以测量不同断面处的温度值和/或烟雾浓度值，从而试验得到至少两个试验区域内的温度场和/或烟雾浓度场。本发明用以模拟研究和分析不同风压、空气流量、高压风管长度等影响因素下隧道高压风幕对低温空气及烟尘的阻隔效果。

技术领域

本发明涉及隧道测试装置和方法技术领域，特别涉及一种隧道高压风幕试验装置和方法。

背景技术

高压风幕在煤矿行业应用较多，也叫空气幕，是一股平射流，多通过利用巷道掘进机上布置通风机，通过供风器以较高的风速按一定方向喷射出来的，用于隔断巷道中的风流或调节巷道中的风量。当空气幕气流方向垂直于巷道周边断面时，风幕可以阻隔风流。因此利用空气幕可以在不妨碍运输的情况下来防止漏风、控制风向、控制进风量和防止有毒有害气体侵入工作地点，且工作可靠。

由于煤矿巷道狭小，因此高压风幕在煤矿行业已有应用，通过掘进机上的供风器向巷道周面扩散形成高压风幕。而隧道往往断面较大，风幕布置只能从隧道断面上方向下方喷射高压空气，形成风幕，因此与煤矿中高压风幕的形成存在较大区别。隧道高压风幕对于低温空气及烟尘的扩散的作用无法根据煤矿巷道而来，同时研究隧道高压风幕有利于减弱高寒地区隧道衬砌冻害损伤，并可有效阻隔掌子面施工污风扩散。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种隧道高压风幕试验装置和方法，用以模拟研究和分析高压风幕对低温空气及烟尘的阻隔效果。

为实现以上目的，本发明提供一种隧道高压风幕试验装置，所述隧道高压风幕试验装置包括：

隧道模型，

风幕，所述风幕设置于所述隧道模型内，

供风机构，用于使得所述风幕产生高压气幕，而将所述隧道模型划分为至少两个试验区域，所述至少两个试验区域均设置有若干个沿所述隧道模型的长度方向间隔布置的断面；

数据采集仪器，包括温度采集器和/或烟雾浓度采集器，所述温度采集器和/或烟雾浓度采集器分别布置于所述至少两个试验区域的监测断面，以测量不同监测断面处的温度值和/或烟雾浓度值，从而试验得到所述至少两个试验区域内的温度场和/或烟雾浓度场。

可选地，所述数据采集仪器还包括风速测量仪，所述风速测量仪设置于风幕断面处，以测量风幕断面不同位置风速值及分布规律。。

可选地，所述风幕包括主风管和若干个喷风管，所述若干喷风管与所述主风管连通，所述主风管呈拱形，所述若干个喷风管沿所述隧道模型的宽度方向间隔布置于所述主风管。

可选地，所述主风管和所述若干个喷风管可拆卸连接。

可选地，所述风幕包括第一风幕和第二风幕；其中，所述第一风幕在产生高压气幕的情况下与所述隧道模型的一部分构建第一试验区域，所述第一试验区域内设置有温度调节器和所述温度采集器；其中，所述第二风幕在产生高压气幕的情况下与所述隧道模型的另外一部分构建第二试验区域，所述第二试验区域内设置有烟雾发生器和所述烟雾浓度采集器。

可选地，所述第二试验区域为透明的。

可选地，所述供风机构包括空压机、空压机主管、空压机支管、高压储气罐和高压供风管，所述空压机依次通过所述空压机主管、所述空压机支管、所述高压储气罐和所述高压供风管向所述风幕提供空气，所述空气的压力范围为0.2Mpa~1.0Mpa。

可选地，所述空压机主管上设置有阀门、压力表及流量计。

为实现以上目的，本发明还提供一种隧道高压风幕试验方法，其特征在于，所述隧道高压风幕试验方法包括：