深隧排水折板型竖井泄流消能的试验研究

作     者：杨乾 杨庆华 郑立宁 田强 刘永权 姚锦涛 牟祎 尧远 YANG Qian;YANG Qinghua;ZHENG Lining;TIAN Qiang;LIU Yongquan;YAO Jintao;MU Yi;YAO Yuan

作者机构：西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中建地下空间有限公司四川成都610073 解放军陆军工程大学国防工程学院江苏南京210007 

出 版 物：《西南交通大学学报》 (Journal of Southwest Jiaotong University)

年 卷 期：2020年第55卷第6期

页      面：1247-1256页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51478403) 四川省科技计划项目(2017SZ0043) 

主　　题：深隧排水 折板型竖井 泄流流型 最大泄流量 消能机理 

摘      要：针对深隧排水系统竖井泄流过程中高速气-水两相流动特性进行了水力模型试验研究,观测竖井内水流下泄过程中的型态,分析最大泄流量与折板间距的关系,计算不同工况下的竖井消能率,并揭示折板型竖井在泄流过程中的消能机理.试验结果表明:竖井在泄流过程中存在3种水流型态:撞壁受限流、临界流和自由跌水流;泄流过程中水跃是水流在折板上消能的主要原因,水流流至井底与反向流体互相撞击破碎使竖井达到最终消能的目的;当竖井直径D=0.4 m、折板间距d介于16.02~24.56 cm时,竖井最大泄流量介于(8.7~14.7)×10−3 m3/s,且d与最大泄流量Qm存在线性关系;根据能量守恒定律推导出消能率公式,得到d=19.4 cm、倾角θ=10°时的竖井消能率为最优;竖井盖板开孔直径Ф对竖井顶部压强的影响较大,当Ф≥4 cm时,竖井顶部相对压强基本为0,并且具有一定倾角的折板有利于加速竖井的泄流过程;上、中、下折板冲击力(Fu、Fm、Fd)呈现FuFmFd的分布规律,上、中、下折板最大面荷载分别为42.8、30.7、22.8 kN/m2.深隧排水折板型竖井最佳泄流量和最优消能率的试验研究成果对深隧竖井工程的设计与运行提供了一定参考价值.