[發(fā)明專利]破碎巖體宏觀熱物性參數(shù)的測試系統(tǒng)與方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210482427.0
• 申請(qǐng)日: 2012-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN102998332A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏才初;黃繼輝;張國棟;李志厚;王先軍;孫猛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

1.一種巖體熱物性參數(shù)的現(xiàn)場測試系統(tǒng)，其特征是：鉆孔將加熱棒（1）埋入在巖體內(nèi)，加熱棒（1）與恒功率電源連接，在加熱棒（1）周圍巖體的不同位置布置有多個(gè)測量鉆孔（3），測量孔（3）內(nèi)設(shè)有溫度傳感器（5），所述的加熱棒（1）和溫度傳感器（5）還與溫度—時(shí)間記錄儀（6）連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖體熱物性參數(shù)的現(xiàn)場測試系統(tǒng)，其特征是：所述的測量孔（3）內(nèi)設(shè)有多個(gè)溫度傳感器（5）。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種巖體熱物性參數(shù)的現(xiàn)場測試系統(tǒng)，其特征是：所述的多個(gè)溫度傳感器（5）在測量孔（3）內(nèi)均布。

4.一種采用權(quán)利要求1-3所述的系統(tǒng)獲取巖體熱物性參數(shù)的方法，其特征是包括以下步驟：

一、在巖體中鉆孔埋設(shè)加熱棒（1），以恒定功率加熱巖體；

二、在巖體不同位置埋設(shè)溫度傳感器（5），記錄不同時(shí)刻下巖體的溫度響應(yīng)（溫度-時(shí)間曲線）；

三、用實(shí)測巖體的溫度-時(shí)間曲線擬合測試系統(tǒng)的傳熱模型求得巖體的熱物性參數(shù)；

通過上述步驟獲得巖體熱物性參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是：在測試開始前讀取環(huán)境氣溫及不同深度處的圍巖溫度，并設(shè)定加熱棒（1）的功率。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是：測試開始后定時(shí)讀取測溫孔內(nèi)溫度傳感器的讀數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是采用以下的傳熱模型：

假定介質(zhì)的熱物性參數(shù)為(λ_ini,α_ini)，根據(jù)下式計(jì)算巖體中相應(yīng)位置在t_i時(shí)刻的溫度響應(yīng)T_cal(t_i)；

Tcal=T0+q4πλ∫0H(erfc[r2+(z-h)22αt]r2+(z-h)2-erfc[r2+(z+h)22αt]r2+(z+h)2)dh;]]>

其中erfc（x）是余誤差函數(shù)，為：

erfc(x)=1-2π∫0xexp(-u2)du;]]>

式中：r為M點(diǎn)與電熱棒的水平距離；

z為M點(diǎn)與地表的距離；

T₀為M點(diǎn)的初始溫度；

T_cal為t時(shí)刻的溫度值；

λ為介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)(W/m*K)；

a為介質(zhì)的熱擴(kuò)散系數(shù)（m²/s）。