[發明專利]高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統

在審

• 申請號: 201610032731.3
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105588774A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 宿輝;馬飛;屈春來;馬秋娟;段宇;黃順
• 申請（專利權）人: 河北工程大學
• 主分類號: G01N3/60
• 分類號: G01N3/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種引水隧洞模型試驗裝置，尤其是一種高地溫引水隧洞圍 巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統。

背景技術

我國目前高地溫引水隧洞主要集中與西部，尤其是新疆和西藏地區，其河 水的主要來源是雪山融水，水溫很低，通水過程中會引起圍巖-襯砌結構溫度 驟降，使得結構內外形成較大溫差，導致其結構內部產生張拉裂隙，由此對引 水隧洞產生很大危害。對高地溫引水隧洞而言，由于溫降速率不同，尤其是冷 水引發的圍巖溫度驟降情況下的圍巖破裂機理試驗還較少被關注。因此，可以 通過室內模型試驗來模擬實際工況的環境來研究其變化規律。

發明內容

本發明提供了一種高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系 統，能夠模擬高地溫在溫度驟降作用對圍巖-襯砌溫度場、應力場變化規律的 試驗。

實現本發明目的的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系 統，包括：

高地溫引水隧洞相似材料模型系統，包括原巖和位于原巖內的襯砌模型；

數據采集系統，包括電腦，與電腦相連的靜態應變測試系統，與靜態應變 測試系統相連的溫度記錄儀，位于原巖內的溫度傳感器和位于襯砌模型內的預 置應變片載體；所述溫度傳感器與溫度記錄儀相連，所述預置應變片載體與靜 態應變測試系統相連；

恒溫循環供熱裝置，包括位于原巖四周的智能溫控循環水加熱器；

圍壓模擬裝置，包括位于原巖四周的圍巖壓力板和與圍巖壓力板外表面接 觸的千斤頂，所述千斤頂能夠推動圍巖壓力板給原巖施壓；

保溫裝置，包括位于原巖外部的保溫裝置箱體，填充在保溫裝置箱體內的 保溫材料。

所述襯砌模型的材料配比是經過大量正交試驗且滿足符合實際工況的配 和比。

所述智能溫控循環水加熱器包括循環恒溫加熱系統和位于原巖四周的儲 水箱體，所述循環恒溫加熱系統的進水管和出水管分別與儲水箱體相通。

所述儲水箱體的中部設有通孔，所述圍巖壓力板位于儲水箱體與原巖之 間，所述千斤頂通過通孔接觸圍巖壓力板，進行施壓。

所述儲水箱體為四個，分別位于原巖的四周，所述循環恒溫加熱系統設有 四個進水管和四個出水管，每個儲水箱體上都連接有一個進水管和一個出水 管；所述圍巖壓力板也為四個，所述圍巖壓力板的外表面分別設有至少一個千 斤頂。

本發明的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統的有益效 果如下：

本發明的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統，采用自 動智能電腦數據采集系統，操作簡單，安全性高，數據準確。

本裝置的恒溫循環電熱水供熱裝置，可以實現實時溫度智能控制，根據具 體工況設定不同溫度。

本裝置的圍巖相似供熱箱體裝置，對圍巖-襯砌相似材料模型可以實現全 方位接觸恒定恒溫供熱。溫度計顯示箱體內部水的溫度，排氣閥調節內部氣壓， 排水閥排掉箱體水。千斤頂提供壓力來模擬巖體的圍壓。本試驗裝置支持模擬 高地溫在溫度驟降作用對圍巖-襯砌溫度場、應力場變化規律的試驗。

附圖說明

圖1為本發明的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統的 結構示意圖。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示，本發明的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗 系統，包括：

高地溫引水隧洞相似材料模型系統，包括原巖7和位于原巖7內的襯砌模 型6；

數據采集系統，包括電腦10，與電腦10相連的靜態應變測試系統11，與 靜態應變測試系統11相連的溫度記錄儀12，位于原巖7內的溫度傳感器4和 位于襯砌模型6內的預置應變片載體14；所述溫度傳感器4與溫度記錄儀12 相連，所述預置應變片載體14與靜態應變測試系統11相連；

恒溫循環供熱裝置，包括位于原巖7四周的智能溫控循環水加熱器；

圍壓模擬裝置，包括位于原巖7四周的圍巖壓力板9和與圍巖壓力板9外 表面接觸的千斤頂3，所述千斤頂3能夠推動圍巖壓力板9給原巖7施壓；

保溫裝置，包括位于原巖7外部的保溫裝置箱體15，填充在保溫裝置箱體 15內的保溫材料5。

所述襯砌模型6和原巖7的材料配比是經過大量正交試驗且滿足符合實際 工況的配和比。

實施例2：