[发明专利]一种隧道涌水突泥防灾装置及其使用方法

说明书

本发明提供一种隧道涌水突泥防灾装置和方法，防灾装置包括挡板和可移动的底座，所述底座一端与挡板铰接，所述挡板靠近底座一侧通过气缸与底座连接，气缸通过伸缩活塞杆控制挡板的转动，所述挡板远离底座一侧设置有气囊，所述挡板内设置有气体发生器；所述防灾装置还包括外设控制终端、控制器、反应物物量输送装置，通过外设控制终端计算岩壁倾斜角度、倾斜方向以及所需的反应物质量，并向控制器发送指令控制气缸活塞杆的伸缩以改变挡板的倾斜角度，以及向反应物物量输送装置发送指令向气体发生器输送相应质量的反应物。本发明能通过分析岩壁倾斜角度和倾斜方向自动调节阻挡角度，使得挡板上的气囊与岩壁的贴合效果好，适用于不同倾角的岩壁。

技术领域

本发明涉及隧道防护设备技术领域，尤其涉及一种隧道涌水突泥防灾装置及其使用方法。

背景技术

随着我国发展的需要，隧道作为地下空间工程得到了越来越多的开发和利用，当隧道开挖时，可能存在透水层或岩层裂隙发育带，在施工和运营期间就存在着发生渗漏甚至涌水突泥等问题的风险。涌水突泥是指地下工程如隧道施工中遇到暗河、溶洞、承压水等不良地质情况发生较大及以上的规模的涌水、涌泥事故，一般以水、淤泥、泥砂为载体迅速突出，是隧道施工最为严重的地质灾害之一，地下水的力学作用有静水压作用和动水压作用，这两种作用都能使岩体发生水力劈裂，使裂隙连锁增加、张开度增大，从而增加渗透力，使局部隔水屏障作用被突破，从而形成涌水突泥，且地下水压力高，还存在不良地质，且隧道一般存在长、大、深等特点，沿途围岩条件变化繁多，隧道在穿越溶洞、断层破碎带或接触带、地下河等不良地质时，特别容易发生涌水突泥灾害，开挖进尺过大，是造成涌水突泥的主要原因；涌水突泥灾害具有突发性、巨大性，造成人员伤亡多、经济损失大的特点，若隧道通过的地质地段条件复杂、水文地质单元水源补给量充足，会有突水量大、压力大，且涌水突泥过程中夹带大量的泥沙的问题，增大了危险性和救援难度。因此，对于涌水突泥等这类问题的及时有效的处理方法越来越受到有关方面的重视。

对于隧道施工过程中遇到岩层裂隙发育或透水性强的区域，通常采用现浇混凝土坝体进行防灾抢险，再利用灌浆等方法对渗漏带进行止水。这种挡水结构虽然能够起到挡水的作用，但是钢筋混凝土坝体建造需要的投资较大，建造混凝土结构坝体需要时间周期较长，不能满足涌水速度较大的险情，做不到有水即堵；而且当险情消除后，需要对防灾挡水结构进行拆除，既浪费施工时间又会对既有隧道管片造成损伤，甚至影响隧道的安全使用。该技术存在以下问题和缺陷：1.现有隧道涌水突泥防灾处置结构的建造成本较高，周期长，做不到有水即堵。2.现有的防灾挡水结构拆除复杂，既浪费施工时间又会对既有隧道管片造成损伤，甚至影响隧道的安全使用。

申请公告号为CN112727548A的中国发明专利申请公开了一种隧道突泥涌水用阻挡装置，该装置通过将装置本体设置在底座上，通过固定板和支撑杆对装置本体进行固定，通过固定钉将底座固定在地面上，利用设置在装置本体上的气囊进行阻挡。申请公告号为CN113944508A的中国发明专利申请公开了一种隧道突泥预警阻挡装置，该装置包括壳体以及安装在壳体一侧转动设置的挡泥板，挡泥板上设置有气囊，挡泥板通过滑板、连杆、电机、气泵等装置驱动挡泥板向上进行翻转。上述两种装置无需使用钢筋混凝土坝体对涌水突泥进行阻挡，但均存在以下问题：1.无法根据岩壁的倾斜角度和倾斜方向进行阻挡，只能阻挡垂直的岩壁，面对复杂的地下环境，实际使用过程中效果较差；2.底座仅通过固定钉固定在地面上，整个装置固定不牢靠，容易发生移动，使得气囊失去阻挡的效果；3.挡板的转动均通过人工控制，一旦操作不当，会威胁生命和财产安全；4.气囊的压力无法根据具体情况具体供给，可能会发生气囊支撑力不够或过大的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能自动调节阻挡角度、阻挡效果好的隧道涌水突泥防灾装置以及该装置的使用方法。