本實用新型涉及隧道模擬研究技術領域，具體涉及一種用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗裝置。

背景技術：

當列車從明線上以較高速度突入隧道時，由于隧道空間對列車周圍空間的限制，隧道口附近的氣體受到列車的強烈擠壓，列車前部壓力陡然升高并形成一個壓力脈沖，該脈沖稱為入口壓縮波。在隧道出口處，小部分壓縮波經(jīng)折射向洞外發(fā)射低頻脈沖并產(chǎn)生聲爆現(xiàn)象，稱之為微壓波。壓縮波會造成乘客耳膜不適并且可能會影響列車強度，微壓波會造成隧道出口的音爆現(xiàn)象并可能引起附件房屋結(jié)構的劇烈震動。因此研究壓縮波在隧道內(nèi)的傳播過程及隧道構造變化對其傳播的影響是十分重要的。

在現(xiàn)有技術中，隧道壓縮波、微壓波的研究基本采用現(xiàn)車試驗和數(shù)值計算進行分析，雖然模擬仿真在操作上比較簡單，但是由于沒有實際的物理環(huán)境，導致最終的研究結(jié)果并不準確，如果直接對隧道進行全尺寸試驗，實施起來又十分困難，因此目前亟需一種用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗裝置。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種操作簡單、研究結(jié)構準確的用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗裝置。

為了解決上述現(xiàn)有技術的技術問題，本實用新型采用以下技術方案實現(xiàn)：

本實用新型用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗裝置，包括待測隧道模型、與待測隧道模型的端口相連的高壓空氣供給裝置以及用于監(jiān)測并分析待測隧道模型內(nèi)部壓力的壓力監(jiān)測分析系統(tǒng)。采用縮尺相似試驗對壓縮波、微壓波的測定更加準確。通過高壓空氣供給裝置提供高壓空氣產(chǎn)生初始波形，通過控制閥門模擬隧道內(nèi)的壓縮波的形成，之后通過壓力檢測分析系統(tǒng)對待測隧道模型的內(nèi)部壓力進行監(jiān)測分析，所述待測隧道模型符合與實際隧道的縮尺相似要求。采用本實用新型可以針對未建成的隧道，主要是基于壓縮波的研究判斷未建成的隧道結(jié)構設計是否滿足壓縮波和微壓波的標準，所得的檢測結(jié)果更加準確。

作為上述用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗裝置的進一步改進，所述高壓空氣供給裝置包括依次相連的空氣壓縮裝置、儲氣裝置，所述儲氣裝置的出氣口與待測隧道模型端口相連，所述端口設有閥門。通過空氣壓縮裝置壓縮空氣，壓縮空氣儲存在儲氣裝置中方便通過閥門控制壓縮空氣與待測隧道模型端口之間的通斷。所述閥門可以優(yōu)選球閥。采用球閥作為儲氣裝置與待測隧道模型端口之前的閥門能夠更加精確地控制壓縮空氣的通斷，利于產(chǎn)生更加接近實際列車進入隧道時產(chǎn)生的初始壓縮波，進一步提高本實用新型檢測結(jié)果的準確性。

作為上述用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗裝置的進一步改進，所述待測隧道模型上連通設有橫通道模型和/或豎井模型。在待測隧道模型上設置橫通道模型和/或豎井模型，可以針對壓縮波、微壓波，為實際隧道內(nèi)橫通道及豎井的參數(shù)及分布提供意見。

作為上述用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗裝置的進一步改進，所述待測隧道模型上設有緩沖結(jié)構模型，所述緩沖結(jié)構模型包括設置于待測隧道模型端口處的端口緩沖結(jié)構模型和/或設置于待測隧道模型內(nèi)部的內(nèi)部緩沖結(jié)構模型。由此可進一步對已建成的實際隧道進行檢測并對微壓波、壓縮波的緩解措施提出建議。

上述的待測隧道模型與橫通道模型和/或豎井模型，待測隧道模型與緩沖結(jié)構模型共同構成待測隧道模型結(jié)構。

作為上述用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗裝置的進一步改進，所述端口緩沖結(jié)構模型為斷面擴大結(jié)構、喇叭口結(jié)構或帶有開孔的喇叭口結(jié)構。在待測隧道模型端口增設緩沖結(jié)構，為隧道進出口處的微壓波、壓縮波緩解措施提供意見。

進一步地，所述端口緩沖結(jié)構模型與待測隧道模型可拆卸連接。上述三種不同的端口緩沖結(jié)構模型相互替換時可以共用待測隧道模型，節(jié)約了裝置的制造成本，使用更方便。

作為上述用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗裝置的進一步改進，所述內(nèi)部緩沖結(jié)構模型為設置于待測隧道模型內(nèi)壁的砂紙層。在待測隧道模型內(nèi)部增設緩沖結(jié)構，為實際隧道內(nèi)部的微壓波、壓縮波緩解措施提供意見。

本實用新型在上述兩種改進下，可以進一步針對已建成的隧道進行檢測，同樣先判斷是否滿足標準，若不滿足，在上述兩種結(jié)構下為實際隧道緩解措施的改進提供意見。目前該裝置主要目的是研究壓縮波沿隧道的演變，對于短隧道來說，壓縮波來不及演變已經(jīng)傳播到隧道出口，因此沒有研究演變的必要性，演變主要對長隧道來說的。上述的所有緩沖結(jié)構模型均滿足與實際結(jié)構的縮尺相似要求。

作為上述用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗裝置的進一步改進，所述壓力監(jiān)測分析系統(tǒng)包括設置于待測隧道模型內(nèi)部的若干個壓力傳感器以及與各個壓力傳感器分別相連的計算機。進一步地，所述待測隧道模型的內(nèi)壁、進口端、出口端均設有壓力傳感器。通過上述結(jié)構能夠更準確地對待測隧道模型內(nèi)部的壓力進行監(jiān)測分析。

作為上述用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗裝置的進一步改進，所述待測隧道模型由PVC材料構成的膜型。PVC材料構成的模型價格便宜，材料環(huán)保，質(zhì)量輕便。

以下通過附圖以及具體實施方式對本實用新型作進一步說明。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構示意圖。

圖2為本實用新型中待測隧道模型結(jié)構之一的示意圖。

圖3為本實用新型中待測隧道模型結(jié)構之二的示意圖。

圖4為本實用新型中待測隧道模型結(jié)構之三的示意圖。

圖5為本實用新型中待測隧道模型結(jié)構之四的示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗裝置，包括待測隧道模型1、與待測隧道模型1的端口相連的高壓空氣供給裝置2以及用于監(jiān)測并分析待測隧道模型1內(nèi)部壓力的壓力監(jiān)測分析系統(tǒng)，上述端口選擇待測隧道模型1的進口端11，所述高壓空氣供給裝置2包括依次相連的空氣壓縮裝置21、儲氣裝置22，所述儲氣裝置22的出氣口與待測隧道模型1的進口端11相連，所述進口端11設有閥門4，所述壓力監(jiān)測分析系統(tǒng)3包括設置于待測隧道模型1內(nèi)部的若干個壓力傳感器32以及與各個壓力傳感器32分別相連的計算機31，所述待測隧道模型1的內(nèi)壁、進口端11、出口端均設有壓力傳感器32。所述待測隧道模型1由PVC材料構成。

所述待測隧道模型1上設有橫通道模型121和/或設置于待測隧道模型1上的豎井模型122，如圖5所示，待測隧道模型1同時設有橫通道模型121和豎井模型122，上述的橫通道模型121包括另一個隧道模型1211以及連通另一個隧道模型1211與待測隧道模型1的旁通道1210，另一個隧道模型1211同樣為PVC材料構成的模型。

所述待測隧道模型1內(nèi)部設有緩沖結(jié)構模型，緩沖結(jié)構模型可以有以下幾種設置方式：第一，設置于待測隧道模型端口處的端口緩沖結(jié)構模型；第二設置于待測隧道模型內(nèi)部的內(nèi)部緩沖結(jié)構模型；第三是同時具有上述兩種緩沖結(jié)構模型。如圖2所示為幾種設有端口緩沖模型的待測隧道模型1，所述待測隧道模型1的進口端11設有端口緩沖結(jié)構模型，所述端口緩沖結(jié)構模型為斷面擴大結(jié)構111，即該端面擴大結(jié)構111的為直徑大于待測隧道模型1直徑的管道，如圖3所示，所述待測隧道模型1的進口端11設有端口緩沖結(jié)構模型，所述端口緩沖結(jié)構模型為喇叭口結(jié)構112，如圖4所示，所述待測隧道模型1的進口端11設有端口緩沖結(jié)構模型，所述端口緩沖結(jié)構模型為帶有開孔110的喇叭口結(jié)構112的進口端11。所述內(nèi)部緩沖結(jié)構模型可以為設置于待測隧道模型1內(nèi)壁的砂紙層。上述幾種端口緩沖結(jié)構模型與待測隧道模型的待測隧道模型1可拆卸連接，實現(xiàn)不同的端口緩沖結(jié)構模型相互替換時共用待測隧道模型，不同緩沖結(jié)構可以根據(jù)實踐檢測對象進行替換安裝。

本實用新型中待測隧道模型與實際需要檢測的隧道的縮尺比，設置的豎井、橫通道以及緩沖結(jié)構模型與實際需要檢測的隧道豎井、橫通道以及緩沖結(jié)構的縮尺比均滿足縮尺比1:86。本實用新型直接用高壓空氣裝置來模擬壓縮波的產(chǎn)生，PVC管道模擬隧道，內(nèi)部布置壓力傳感器測試管內(nèi)各點壓力，進而達到研究波形的目的。當需要對未建成的隧道進行檢測時，采用未設置緩沖結(jié)構的本實用新型，打開空氣壓縮裝置21，通過控制閥門產(chǎn)生模擬壓縮波，計算機31收集各點壓力傳感器32的壓力信號并轉(zhuǎn)為計算機信號進行計算分析，由此判斷該隧道壓縮波、微壓波是否符合標準。當需要對已經(jīng)建成的隧道進行檢測的時候，先采用設置有豎井、橫通道以及緩沖結(jié)構的本實用新型，依照上述流程進行操作、判斷，如果檢測到該隧道的壓縮波、微壓波不符合標準，增設不同緩沖結(jié)構，再次依照上述流程進行操作、判斷，以此為實際隧道緩解措施的改進提供意見。