用于研究隧道压缩波、微压波的试验装置的制作方法

本实用新型涉及隧道模拟研究技术领域，具体涉及一种用于研究隧道压缩波、微压波的试验装置。

背景技术：

当列车从明线上以较高速度突入隧道时，由于隧道空间对列车周围空间的限制，隧道口附近的气体受到列车的强烈挤压，列车前部压力陡然升高并形成一个压力脉冲，该脉冲称为入口压缩波。在隧道出口处，小部分压缩波经折射向洞外发射低频脉冲并产生声爆现象，称之为微压波。压缩波会造成乘客耳膜不适并且可能会影响列车强度，微压波会造成隧道出口的音爆现象并可能引起附件房屋结构的剧烈震动。因此研究压缩波在隧道内的传播过程及隧道构造变化对其传播的影响是十分重要的。

在现有技术中，隧道压缩波、微压波的研究基本采用现车试验和数值计算进行分析，虽然模拟仿真在操作上比较简单，但是由于没有实际的物理环境，导致最终的研究结果并不准确，如果直接对隧道进行全尺寸试验，实施起来又十分困难，因此目前亟需一种用于研究隧道压缩波、微压波的试验装置。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种操作简单、研究结构准确的用于研究隧道压缩波、微压波的试验装置。

为了解决上述现有技术的技术问题，本实用新型采用以下技术方案实现：

本实用新型用于研究隧道压缩波、微压波的试验装置，包括待测隧道模型、与待测隧道模型的端口相连的高压空气供给装置以及用于监测并分析待测隧道模型内部压力的压力监测分析系统。采用缩尺相似试验对压缩波、微压波的测定更加准确。通过高压空气供给装置提供高压空气产生初始波形，通过控制阀门模拟隧道内的压缩波的形成，之后通过压力检测分析系统对待测隧道模型的内部压力进行监测分析，所述待测隧道模型符合与实际隧道的缩尺相似要求。采用本实用新型可以针对未建成的隧道，主要是基于压缩波的研究判断未建成的隧道结构设计是否满足压缩波和微压波的标准，所得的检测结果更加准确。

作为上述用于研究隧道压缩波、微压波的试验装置的进一步改进，所述高压空气供给装置包括依次相连的空气压缩装置、储气装置，所述储气装置的出气口与待测隧道模型端口相连，所述端口设有阀门。通过空气压缩装置压缩空气，压缩空气储存在储气装置中方便通过阀门控制压缩空气与待测隧道模型端口之间的通断。所述阀门可以优选球阀。采用球阀作为储气装置与待测隧道模型端口之前的阀门能够更加精确地控制压缩空气的通断，利于产生更加接近实际列车进入隧道时产生的初始压缩波，进一步提高本实用新型检测结果的准确性。

作为上述用于研究隧道压缩波、微压波的试验装置的进一步改进，所述待测隧道模型上连通设有横通道模型和/或竖井模型。在待测隧道模型上设置横通道模型和/或竖井模型，可以针对压缩波、微压波，为实际隧道内横通道及竖井的参数及分布提供意见。

作为上述用于研究隧道压缩波、微压波的试验装置的进一步改进，所述待测隧道模型上设有缓冲结构模型，所述缓冲结构模型包括设置于待测隧道模型端口处的端口缓冲结构模型和/或设置于待测隧道模型内部的内部缓冲结构模型。由此可进一步对已建成的实际隧道进行检测并对微压波、压缩波的缓解措施提出建议。

上述的待测隧道模型与横通道模型和/或竖井模型，待测隧道模型与缓冲结构模型共同构成待测隧道模型结构。

作为上述用于研究隧道压缩波、微压波的试验装置的进一步改进，所述端口缓冲结构模型为断面扩大结构、喇叭口结构或带有开孔的喇叭口结构。在待测隧道模型端口增设缓冲结构，为隧道进出口处的微压波、压缩波缓解措施提供意见。

进一步地，所述端口缓冲结构模型与待测隧道模型可拆卸连接。上述三种不同的端口缓冲结构模型相互替换时可以共用待测隧道模型，节约了装置的制造成本，使用更方便。

作为上述用于研究隧道压缩波、微压波的试验装置的进一步改进，所述内部缓冲结构模型为设置于待测隧道模型内壁的砂纸层。在待测隧道模型内部增设缓冲结构，为实际隧道内部的微压波、压缩波缓解措施提供意见。

本实用新型在上述两种改进下，可以进一步针对已建成的隧道进行检测，同样先判断是否满足标准，若不满足，在上述两种结构下为实际隧道缓解措施的改进提供意见。目前该装置主要目的是研究压缩波沿隧道的演变，对于短隧道来说，压缩波来不及演变已经传播到隧道出口，因此没有研究演变的必要性，演变主要对长隧道来说的。上述的所有缓冲结构模型均满足与实际结构的缩尺相似要求。

作为上述用于研究隧道压缩波、微压波的试验装置的进一步改进，所述压力监测分析系统包括设置于待测隧道模型内部的若干个压力传感器以及与各个压力传感器分别相连的计算机。进一步地，所述待测隧道模型的内壁、进口端、出口端均设有压力传感器。通过上述结构能够更准确地对待测隧道模型内部的压力进行监测分析。

作为上述用于研究隧道压缩波、微压波的试验装置的进一步改进，所述待测隧道模型由PVC材料构成的膜型。PVC材料构成的模型价格便宜，材料环保，质量轻便。

以下通过附图以及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中待测隧道模型结构之一的示意图。

图3为本实用新型中待测隧道模型结构之二的示意图。

图4为本实用新型中待测隧道模型结构之三的示意图。

图5为本实用新型中待测隧道模型结构之四的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型用于研究隧道压缩波、微压波的试验装置，包括待测隧道模型1、与待测隧道模型1的端口相连的高压空气供给装置2以及用于监测并分析待测隧道模型1内部压力的压力监测分析系统，上述端口选择待测隧道模型1的进口端11，所述高压空气供给装置2包括依次相连的空气压缩装置21、储气装置22，所述储气装置22的出气口与待测隧道模型1的进口端11相连，所述进口端11设有阀门4，所述压力监测分析系统3包括设置于待测隧道模型1内部的若干个压力传感器32以及与各个压力传感器32分别相连的计算机31，所述待测隧道模型1的内壁、进口端11、出口端均设有压力传感器32。所述待测隧道模型1由PVC材料构成。

所述待测隧道模型1上设有横通道模型121和/或设置于待测隧道模型1上的竖井模型122，如图5所示，待测隧道模型1同时设有横通道模型121和竖井模型122，上述的横通道模型121包括另一个隧道模型1211以及连通另一个隧道模型1211与待测隧道模型1的旁通道1210，另一个隧道模型1211同样为PVC材料构成的模型。

所述待测隧道模型1内部设有缓冲结构模型，缓冲结构模型可以有以下几种设置方式：第一，设置于待测隧道模型端口处的端口缓冲结构模型；第二设置于待测隧道模型内部的内部缓冲结构模型；第三是同时具有上述两种缓冲结构模型。如图2所示为几种设有端口缓冲模型的待测隧道模型1，所述待测隧道模型1的进口端11设有端口缓冲结构模型，所述端口缓冲结构模型为断面扩大结构111，即该端面扩大结构111的为直径大于待测隧道模型1直径的管道，如图3所示，所述待测隧道模型1的进口端11设有端口缓冲结构模型，所述端口缓冲结构模型为喇叭口结构112，如图4所示，所述待测隧道模型1的进口端11设有端口缓冲结构模型，所述端口缓冲结构模型为带有开孔110的喇叭口结构112的进口端11。所述内部缓冲结构模型可以为设置于待测隧道模型1内壁的砂纸层。上述几种端口缓冲结构模型与待测隧道模型的待测隧道模型1可拆卸连接，实现不同的端口缓冲结构模型相互替换时共用待测隧道模型，不同缓冲结构可以根据实践检测对象进行替换安装。

本实用新型中待测隧道模型与实际需要检测的隧道的缩尺比，设置的竖井、横通道以及缓冲结构模型与实际需要检测的隧道竖井、横通道以及缓冲结构的缩尺比均满足缩尺比1:86。本实用新型直接用高压空气装置来模拟压缩波的产生，PVC管道模拟隧道，内部布置压力传感器测试管内各点压力，进而达到研究波形的目的。当需要对未建成的隧道进行检测时，采用未设置缓冲结构的本实用新型，打开空气压缩装置21，通过控制阀门产生模拟压缩波，计算机31收集各点压力传感器32的压力信号并转为计算机信号进行计算分析，由此判断该隧道压缩波、微压波是否符合标准。当需要对已经建成的隧道进行检测的时候，先采用设置有竖井、横通道以及缓冲结构的本实用新型，依照上述流程进行操作、判断，如果检测到该隧道的压缩波、微压波不符合标准，增设不同缓冲结构，再次依照上述流程进行操作、判断，以此为实际隧道缓解措施的改进提供意见。