[發(fā)明專利]一種寒區(qū)短隧道入口降溫測定模型及其測試方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710892039.2
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107505353A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 陶祥令;馬金榮;王建州;劉明;李亭
• 申請（專利權）人: 江蘇建筑職業(yè)技術學院
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 濟南鼎信專利商標代理事務所(普通合伙)37245
• 代理人: 曹玉琳

1.一種寒區(qū)短隧道入口降溫測定模型，其特征在于：包括模型箱體(1)、隧道模型(2)、模擬氣流系統(tǒng)(3)、測量傳感系統(tǒng)(4)及模擬隧道掘進系統(tǒng)(5)，所述模型箱體(1)內(nèi)設置隧道模型(2)，所述隧道模型(2)包括隧道壁(201)，所述隧道壁(201)的端部與模型箱體(1)側壁固定連接，所述模型箱體(1)側壁與隧道內(nèi)壁之間形成隧道，所述測量傳感系統(tǒng)(4)包括第一溫度傳感器(401)、顯示器和供電電源，所述第一溫度傳感器(401)為多個，多個所述第一溫度傳感器(401)沿隧道壁(201)橫斷面分布，所述第一溫度傳感器(401)位于隧道入口位置處，所述模擬隧道掘進系統(tǒng)(5)包括絕熱板(501)，所述絕熱板(501)與隧道壁(201)內(nèi)壁相適應，所述絕熱板(501)上設置傳力桿(502)，所述模型箱體(1)側壁上設置通孔，所述傳力桿(502)一端穿過通孔位于模型箱體(1)外部，所述絕熱板(501)通過傳力桿(502)與模型箱體(1)側壁滑動，所述模型箱體(1)側壁上設置隧道模型導氣管(6)，所述隧道模型導氣管(6)一端與模擬氣流系統(tǒng)(3)相連接，所述模型箱體(1)內(nèi)填充巖土材料(7)，所述巖土材料(7)圍繞在隧道壁(201)外壁上。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種寒區(qū)短隧道入口降溫測定模型，其特征在于：本測定模型還包括地溫模擬系統(tǒng)(8)，所述地溫模擬系統(tǒng)(8)位于模型箱體(1)底壁位置處，所述底板內(nèi)部設置空腔，所述底板側面設置地溫冷浴入口(801)和地溫冷浴出口(802)，所述地溫冷浴入口(801)和地溫冷浴出口(802)均與空腔相通。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種寒區(qū)短隧道入口降溫測定模型，其特征在于：所述隧道模型(2)入口設置導氣流口(9)，所述導氣流口(9)為外大內(nèi)小的異形口，呈喇叭狀，所述第一溫度傳感器(401)位于導氣流口(9)與隧道常規(guī)入口的連接位置處。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種寒區(qū)短隧道入口降溫測定模型，其特征在于：所述模擬氣流系統(tǒng)(3)包括氣泵(301)，所述氣泵(301)一側設置第一氣泵導氣管(302)，所述第一氣泵導氣管(302)一側設置降溫裝置(303)，所述降溫裝置(303)一側設置第二氣泵導氣管(304)，所述第二氣泵導氣管(304)與隧道模型導氣管(6)相連接。

5.根據(jù)權利要求1或3所述的一種寒區(qū)短隧道入口降溫測定模型，其特征在于：所述第一傳感器沿橫向與縱向設置若干第二溫度傳感器(402)。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種寒區(qū)短隧道入口降溫測定模型，其特征在于：所述傳力桿(502)為螺紋桿，所述傳力桿(502)與絕熱板(501)之間螺紋連接。

7.根據(jù)權利要求1或6所述的一種寒區(qū)短隧道入口降溫測定模型，其特征在于：所述絕熱板(501)為表面包裹絕熱錫紙的聚氨酯復合板。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種寒區(qū)短隧道入口降溫測定模型，其特征在于：所述模型箱體(1)為透明模型箱體。

9.根據(jù)權利要求4所述的一種寒區(qū)短隧道入口降溫測定模型，其特征在于：所述第一氣泵導氣管(302)上設置氣泵壓力表，所述第二氣泵導氣管(304)道上設置閥門。

10.根據(jù)權利要求1—9任一項所述測定模型的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)、模擬試驗準備步驟：首先明確測試需要模擬的參數(shù)或因素，將所述的隧道模型(2)置于模型箱制定位置，然后調整所述的隧道模擬掘進系統(tǒng)絕熱板(501)至預設位置按照相似模擬試驗進行尺寸進行并向所述模型箱內(nèi)分層覆蓋巖土材料(7)，巖土材料(7)采用寒區(qū)所在地土壤、山地中的材料，并將隧道模型導氣管(6)與模擬氣流系統(tǒng)(3)相連接，將其他隧道模型導氣管(6)密封；

2)、模擬不同溫度氣流的降溫效果步驟：固定隧道掘進系統(tǒng)絕熱板(501)位置；然后使模擬氣流系統(tǒng)(3)制造氣體到恒流狀態(tài)，同時開啟溫度傳感器獲得初始溫度，然后對氣流進行和氣流溫度進行調整，調整至試驗需要的恒定溫度；

3)、測定參數(shù)步驟：開啟全部隧道模型導氣管(6)，獲得不同時間段隧道內(nèi)溫度場及橫斷面溫度場；調節(jié)模擬氣流系統(tǒng)(3)至不同溫度重復測定參數(shù)采集步驟；

4)、后續(xù)模擬結果處理步驟：依次將獲得不同初始氣流溫度和不同時間下模擬隧道橫斷面溫度場進行繪圖，將上述關系繪制成不同溫度氣流-隧道降溫關系曲線圖。