本发明属于隧道渗水试验设备，具体涉及隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验装置及方法。
背景技术：
1、结晶是造成隧道防排水系统失效的一种常见的灾害类型。
2、地下水渗流通过岩溶地层时，大量结晶离子(如：ca2+、mg2+、co32-、so42-、hco3-)析出进入地下水中。富含结晶离子的地下水通过隧道的防排水系统汇入排水沟内，继而引排至洞外。在地下水通过环向盲管、纵向盲管、横向盲管过程中，结晶离子相互结合形成结晶体并沉积、附着在盲管内壁。随着时间的增加，盲管内部结晶物逐渐堆积甚至阻塞造成隧道防排水系统失效，引起衬砌外侧水压力的增加，衬砌结构存在开裂的风险。
3、川藏铁路隧道采用防排水板、纵向盲管、横向盲管作为防排水系统主要组成部分，即应用防排水板代替传统的环向盲管，形成一种新型的防排水系统形式。而现有的隧道防排水系统结晶试验装置主要由环向盲管、纵向盲管、横向盲管三部分组成，研究各个部分结晶量占比。对于采用防排水板的隧道防排水系统而言，其结晶堵塞风险位置无法得知。
4、此外，川藏铁路隧道高地温区段分布广泛，地下热水渗出形式、渗出位置不明，高温对离子结晶析出速率及结晶量的影响规律尚且不明。如何模拟不同热水渗出形式，探究不同热水渗出位置、热水温度下防排水板、纵向盲管、横向盲管结晶量占比，分析结晶堵塞风险位置，指导川藏铁路隧道防排水系统的优化设计是目前高温热水隧道结晶防治亟待解决的关键问题。
5、基于此，申请人考虑设计隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验装置及方法。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本发明提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验装置及方法，技术方案如下：
2、隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验装置，其特征在于：包括隧道模型、初期支护损伤模拟机构、热水渗出机构和双行轨道，所述初期支护损伤模拟机构能够套设在所述隧道模型外部，用于对所述隧道模型进行切割，以在所述隧道模型上模拟出损伤渗流通道，所述热水渗出机构也能够套设在所述隧道模型外部，用于向所述隧道模型的外表面喷注热水，以使所述热水能够从所述隧道模型的外表面通过所述损伤渗流通道渗入所述隧道模型内，所述双行轨道包括两段相对设置的扩展轨和连接在两段所述扩展轨之间的运行轨，所述隧道模型固定安装在所述运行轨上，所述初期支护损伤模拟机构和所述热水渗出机构分别滑动安装在两段所述扩展轨上，所述初期支护损伤模拟机构和所述热水渗出机构均能够从各自对应的所述扩展轨上移动至所述运行轨上，以分别套设在所述隧道模型的外部。
3、同现有技术相比，本发明隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验装置具有的优点是：
4、通过设置的隧道模型、初期支护损伤模拟机构和热水渗出机构，实现了能够模拟地下热水渗出形式和渗出位置，探究不同热水渗出位置、热水温度下的防排水板、纵向盲管、横向盲管结晶量占比，分析结晶堵塞风险位置，优化隧道防排水系统设计。通过设置的双行轨道，使得所述初期支护损伤模拟机构和所述热水渗出机构能够在双行轨道上移动，移动稳定性更好，能够更好的保持隧道模型外表面的间距。
5、上述隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验装置及方法具有结构简单，易于实施的优点，适合在现有的隧道渗水模拟中安装使用，且使用的成本较低，能够提升效益。
6、本发明还提供隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验方法，包括如下步骤：
7、s1，称量所述防排水板、所述纵向盲管、所述横向盲管净重并记录；
8、s2，组装完成所述初期支护损伤模拟机构、所述隧道模型、所述热水渗出机构和所述双行轨道；
9、s3，将所述初期支护损伤模拟机构通过所述第一移动底架沿所述双行轨道移动至所述隧道模型处，将所述切割头移动至预定的点状热水渗出位置处；
10、s4，开启所述切割头，使用所述切割头对所述隧道模型进行切割，并模拟点状的所述损伤渗流通道；
11、s5，将所述初期支护损伤模拟机构通过所述第一移动底架沿所述双行轨道复位移动至初始位置处；
12、s6，将所述热水渗出机构通过第二移动底架沿所述双行轨道移动至所述隧道模型处，开启对应的所述分区渗水模块；
13、s7，向所述第二水箱内注入结晶离子水溶液，打开加热器将所述结晶离子水溶液加热至设定温度值，将结晶离子水溶液通过分区渗水模块喷出至所述隧道模型上的所述损伤渗流通道内；
14、s8，所述结晶离子水溶液通过所述防排水板、所述纵向盲管及所述横向盲管后流入水沟内；
15、s9，所述结晶离子水溶液析出并附着在所述防排水板、所述纵向盲管及所述横向盲管上后，停止注入所述结晶离子水溶液，取下所述防排水板、所述纵向盲管及所述横向盲管并烘干后称重，分别计算出各自重量与s1中对应的净重的差值，并分析所述防排水板、所述纵向盲管及所述横向盲管上的结晶量占比，根据所述结晶量占比大小提出结晶堵塞风险预测位置。
16、同现有技术相比，本发明隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验方法具有的优点是：
17、能够通过模拟试验的方法，模拟出不同热水渗出形式，探究不同热水渗出位置、热水温度下防排水板、纵向盲管、横向盲管结晶量占比，分析结晶堵塞风险位置，降低实际探查带来的昂贵成本，且可多样化进行模拟试验，能够得到更多的试验方案，便于指导川藏铁路隧道防排水系统的优化设计。
1.隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验装置，其特征在于：包括隧道模型、初期支护损伤模拟机构、热水渗出机构和双行轨道，所述初期支护损伤模拟机构能够套设在所述隧道模型外部，用于对所述隧道模型进行切割，以在所述隧道模型上模拟出损伤渗流通道，所述热水渗出机构也能够套设在所述隧道模型外部，用于向所述隧道模型的外表面喷注热水，以使所述热水能够从所述隧道模型的外表面通过所述损伤渗流通道渗入所述隧道模型内，所述双行轨道包括两段相对设置的扩展轨和连接在两段所述扩展轨之间的运行轨，所述隧道模型固定安装在所述运行轨上，所述初期支护损伤模拟机构和所述热水渗出机构分别滑动安装在两段所述扩展轨上，所述初期支护损伤模拟机构和所述热水渗出机构均能够从各自对应的所述扩展轨上移动至所述运行轨上，以分别套设在所述隧道模型的外部。
2.根据权利要求1所述的隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验装置，其特征在于：所述隧道模型包括初期支护模型、二次衬砌模型、防排水板、纵向盲管、横向盲管及水沟、挡板和支座，所述二次衬砌模型套设在所述初期支护模型内表面，所述防排水板位于初期支护模型及二次衬砌模型之间，并紧贴所述二次衬砌模型的外表面设置，所述纵向盲管与防排水板底端连接，所述纵向盲管一端与所述横向盲管连通，另一端封闭，所述水沟位于横向盲管的出水口下方，所述挡板设置在所述初期支护模型的两端，并覆盖在所述初期支护模型与所述二次衬砌模型之间，所述支座固接在所述双行轨道的内侧壁上，所述初期支护模型固接在所述支座上。
3.根据权利要求2所述的隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验装置，其特征在于：所述初期支护损伤模拟机构包括水射流切割组件和水射流驱动组件，所述水射流切割组件用于喷射水流以切割所述隧道模型，所述水射流驱动组件用于驱动所述水射流切割组件移动以调整切割位置。
4.根据权利要求3所述的隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验装置，其特征在于：所述水射流驱动组件包括第一移动底架、环形导轨和纵向导轨，所述第一移动底架有两块，两块所述第一移动底架分别并排设置在所述双行轨道上，并可沿所述双行轨道滑动，所述环形导轨有两个，两个所述环形导轨分别安装在所述第一移动底架的两个端部上，每个所述环形导轨的两端分别在对应位置上与两块所述第一移动底架连接，所述纵向导轨的两端分别连接在两个所述环形导轨上，所述水射流切割组件安装在所述纵向导轨上。
5.根据权利要求4所述的隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验装置，其特征在于：所述水射流驱动组件还包括两个环形滑块和动力模块，两个所述环形滑块分别滑动设置在两个所述环形导轨上，所述纵向导轨的两端分别连接在两个所述环形滑块上，所述动力模块安装在所述第一移动底架上，用于驱动两个所述环形滑块沿对应的所述环形导轨移动。
6.根据权利要求5所述的隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验装置，其特征在于：所述动力模块包括两个电机组，两个电机组分别与两个所述环形滑块相对应，每个电机组包括第一电机和第二电机，所述第一电机和所述第二电机分别设置在两块所述第一移动底架上，所述第一电机和所述第二电机上设置有卷线盘，两个所述卷线盘上的卷线分别连接在对应的所述环形滑块两端上。
7.根据权利要求6所述的隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验装置，其特征在于：所述水射流切割组件包括切割头、第一水箱、高压波纹管路、牵拉模块和限位器，所述切割头传动安装在所述纵向导轨上，所述第一水箱有两个，分别设置在两个所述第一移动底架上，所述高压波纹管路包括两个第一输入管段和一个第一输出管段，两个所述第一输入管段分别与两个所述第一水箱连通，一个所述第一输出管段与所述切割头连通，所述牵拉模块有两个，分别安装在两个所述第一水箱内，每个所述牵拉模块一端连接在对应的所述第一水箱内壁上，另一端与对应的一个第一输入管段连接，所述限位器有两个，分别设置在两个所述第一水箱的外壁上，并分别套设在所述高压波纹管路的两个所述第一输入管段外。
8.根据权利要求7任一项所述的隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验装置及方法，其特征在于：所述热水渗出机构包括第二移动底架和依次排列设置在所述第二移动底架上的渗水组件，所述第二移动底架有两块，两块所述第二移动底架分别并排设置在所述双行轨道上，并可沿所述双行轨道滑动，所述渗水组件用于向所述隧道模型的外表面喷注热水。
9.根据权利要求8所述的隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验装置，其特征在于：所述渗水组件包括第二水箱、热水管路和分区渗水模块，所述第二水箱有两个，分别相对的设置在两块所述第二移动底架上，所述热水管路包括两个第二输入管段和一个第二输出管段，两个所述第二输入管段分别与两个所述第二水箱连通，所述分区渗水模块固接在所述热水管路顶部，并与所述第二输出管段连通，所述分区渗水模块用于向所述隧道模型分区域的喷注热水，两个所述第二水箱内均安装有牵拉模块和加热器。
10.隧道高温热水渗水与防排水系统结晶模拟试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
