基于智能控制的隧道粉尘运移规律研究的室内试验设备

本发明属于隧道施工粉尘运移，具体涉及基于智能控制的隧道粉尘运移规律研究的室内试验设备。

背景技术：

1、目前，钻爆法被大量应用于隧道掘进施工，但是隧道爆破过程中会产生大量的粉尘，这些粉尘不仅会污染施工环境，损害作业人员健康，还会磨损机器，影响施工进度。喷雾降尘技术作为一种绿色、简便、高效地降尘技术，在降尘领域有着十分广阔地应用前景。但由于隧道内部施工条件复杂，环境变量众多，难以具体直观地探究施工粉尘地运移规律，优化并设计喷雾降尘技术。因此，有必要提供一种新地隧道粉尘运移规律研究设备解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于智能控制的隧道粉尘运移规律研究的室内试验设备，解决了现有技术中存在的隧道钻爆法产生粉尘扩散情况难以探明，施工产尘无法和喷雾降尘装置产生联动，从而无法设计并总结最优喷雾参数的问题。

2、本发明所采用的技术方案是，基于智能控制的隧道粉尘运移规律研究的室内试验设备，主体为隧道模型试验装置，隧道模型试验装置与数据监测装置、控制及分析装置电性连接，隧道模型试验装置顶部还设有喷雾降尘装置。

3、本发明的特点还在于，

4、隧道模型试验装置主体采取折叠结构，隧道模型试验装置1主体以底板为基座，底板下铺防渗板，底板和防渗板之间通过螺栓连接，防渗板通过地基加固法安装于实验室地面，防渗板两侧向上弯折进而在两侧之间形成排水渠，底板嵌入排水渠内，隧道模型出口处，排水渠内侧放置挡水板，挡水板通过焊接垂直固定于底板，与隧道模型试验装置主体形成一体。

5、隧道模型主体包括拱形状的钢架，钢架内部与拱形方向垂直还设有若干伸缩侧杆，钢架顶部还设置有伸缩顶杆。

6、隧道模型试验装置的掌子面两处拱脚外侧安装滑轮，两个滑轮中间安装1号驱动电机，通过1号驱动电机给滑轮提供动力，滑轮安装于导轨内，隧道模型试验装置出口处安装固定器，隧道掌子面前方安装粉尘发生器，粉尘发生器通过粉尘输送管连接粉箱，粉尘发生器上方安装空气连接管，空气连接管一端与粉尘发生器连接，空气连接管另一端与外界相连为粉尘发生提供气源，2号驱动电机通过电路连接蓄电池、粉箱和粉尘发生器，蓄电池为2号驱动电机提供电能，2号驱动电机为粉尘发生器提供动力，隧道模型试验装置主体右上角安装风筒，风筒后接鼓风机。

7、数据监测装置分为数据分析单元和数据采集单元，数据分析单元即为监测主机，监测主机安装有主机显示屏，主机显示屏下方设置有数据接口，数据接口下方设置主机开关，主机开关负责监测主机的启闭，主机开关旁边安装控制按钮，控制按钮旁边安装有数据存储和传输模块，数据接口通过数据传输线路连接数据采集单元即监测探头和监测主机，监测探头设置于隧道模型主体内部各个点位，监测探头包括led显示屏、粉尘采集探头、风速监测探头，监测主机外部安装保护壳和避尘罩。

8、喷雾降尘装置具体结构为：包括紧贴隧道外壁顶部安装的若干个高压喷嘴，高压喷嘴与高压水管一端连接，高压水泵的输出端连接高压水管的另一端通向试验模型，高压水泵还与连接联轴器和电动机电性连接，由电动机为高压水泵提供动力，电动机上方安装电池作为备用电源，高压水泵上方安置支架，放置试验水箱，试验水箱其中一侧留有接口用以从外界输水，试验水箱另一侧通过高压水管连接高压水泵。

9、高压水管内部还安装有过滤器。

10、隧道模型试验装置的鼓风机下接控制及分析装置，控制及分析装置包括控制开关，控制开关与控制单元连接。

11、本发明的有益效果是，基于智能控制的隧道粉尘运移规律研究的室内试验设备，将隧道模型试验装置、数据监测装置、喷雾降尘装置、控制及分析装置四种装置融合形成智能控制的隧道粉尘运移规律研究及降尘技术优化的室内试验设备。通过比例，将原型隧道进行缩小，在满足相似准则的前提下，在室内可以更加简便，客观地改变隧道边界条件，能够更加直观地观察和研究隧道内粉尘地运移规律。通过智能控制和一体化运算，基于不同工况对喷雾参数进行调整，探究现场观测无法触及的试验领域，针对隧道粉尘扩散规律和降尘技术优化进行研究。精密装置外有防尘罩设计，可以有效延长设备使用寿命，并且进行精细化研究。

技术特征：

1.基于智能控制的隧道粉尘运移规律研究的室内试验设备，其特征在于，主体为隧道模型试验装置(1)，隧道模型试验装置(1)与数据监测装置(2)、控制及分析装置(4)电性连接，隧道模型试验装置(1)顶部还设有喷雾降尘装置3。

2.根据权利要求1所述的基于智能控制的隧道粉尘运移规律研究的室内试验设备，其特征在于，所述隧道模型试验装置(1)主体采取折叠结构，隧道模型试验装置(1)主体以底板(101)为基座，底板(101)下铺防渗板(102)，底板(101)和防渗板(102)之间通过螺栓连接，防渗板(102)通过地基加固法安装于实验室地面，防渗板(102)两侧向上弯折进而在两侧之间形成排水渠(103)，底板(101)嵌入排水渠(103)内，隧道模型出口处，排水渠(103)内侧放置挡水板(104)，挡水板(104)通过焊接垂直固定于底板(101)，与隧道模型试验装置(1)主体形成一体。

3.根据权利要求2所述的基于智能控制的隧道粉尘运移规律研究的室内试验设备，其特征在于，所述隧道模型主体包括拱形状的钢架(105)，钢架(105)内部与拱形方向垂直还设有若干伸缩侧杆(106)，钢架(105)顶部还设置有伸缩顶杆(109)。

4.根据权利要求3所述的基于智能控制的隧道粉尘运移规律研究的室内试验设备，其特征在于，所述隧道模型试验装置(1)的掌子面两处拱脚外侧安装滑轮(1012)，两个滑轮中间安装1号驱动电机(1013)，通过1号驱动电机(1013)给滑轮(1012)提供动力，滑轮(1012)安装于导轨(1014)内，隧道模型试验装置(1)出口处安装固定器(1011)，隧道掌子面前方安装粉尘发生器(107)，粉尘发生器(107)通过粉尘输送管(1018)连接粉箱(1015)，粉尘发生器(107)上方安装空气连接管(1019)，空气连接管(1019)一端与粉尘发生器(107)连接，空气连接管(1019)另一端与外界相连为粉尘发生提供气源，2号驱动电机(1016)通过电路连接蓄电池(1017)、粉箱(1015)和粉尘发生器(107)，蓄电池(1018)为2号驱动电机(1016)提供电能，2号驱动电机(1016)为粉尘发生器(107)提供动力，隧道模型试验装置(1)主体右上角安装风筒(108)，风筒(108)后接鼓风机(1010)。

5.根据权利要求1所述的基于智能控制的隧道粉尘运移规律研究的室内试验设备，其特征在于，所述数据监测装置(2)分为数据分析单元和数据采集单元，数据分析单元即为监测主机，监测主机安装有主机显示屏(203)，主机显示屏(203)下方设置有数据接口(204)，数据接口(204)下方设置主机开关(208)，主机开关(208)负责监测主机的启闭，主机开关(208)旁边安装控制按钮(206)，控制按钮(206)旁边安装有数据存储和传输模块(207)，数据接口(204)通过数据传输线路(209)连接数据采集单元即监测探头和监测主机，监测探头设置于隧道模型主体内部各个点位，监测探头包括led显示屏(2010)、粉尘采集探头(2011)、风速监测探头(2012)，监测主机外部安装保护壳(202)和避尘罩(201)。

6.根据权利要求1所述的基于智能控制的隧道粉尘运移规律研究的室内试验设备，其特征在于，所述喷雾降尘装置(3)具体结构为：包括紧贴隧道外壁顶部安装的若干个高压喷嘴(301)，高压喷嘴(301)与高压水管(302)一端连接，高压水泵(308)的输出端连接高压水管(302)的另一端通向试验模型，高压水泵(308)还与连接联轴器(307)和电动机(306)电性连接，由电动机(306)为高压水泵(308)提供动力，电动机(306)上方安装电池(305)作为备用电源，高压水泵(308)上方安置支架，放置试验水箱(303)，试验水箱(303)其中一侧留有接口用以从外界输水，试验水箱(303)另一侧通过高压水管(302)连接高压水泵(308)。

7.根据权利要求6所述的基于智能控制的隧道粉尘运移规律研究的室内试验设备，其特征在于，所述高压水管(302)内部还安装有过滤器(304)。

8.根据权利要求6所述的基于智能控制的隧道粉尘运移规律研究的室内试验设备，其特征在于，所述隧道模型试验装置(1)的鼓风机(1010)下接控制及分析装置(4)，控制及分析装置(4)包括控制开关(401)，控制开关(401)与控制单元连接。

技术总结
本发明公开了基于智能控制的隧道粉尘运移规律研究的室内试验设备，主体为隧道模型试验装置，隧道模型试验装置与数据监测装置、控制及分析装置电性连接，隧道模型试验装置顶部还设有喷雾降尘装置。本发明解决了现有技术中存在的隧道钻爆法产生粉尘扩散情况难以探明，施工产尘无法和喷雾降尘装置产生联动，从而无法设计并总结最优喷雾参数的问题。

技术研发人员：任杰,杨少锟,马福军,陈凯旋,康捷,郭恒乐,南胜豪
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17