[實(shí)用新型]可模擬凍土區(qū)地下水熱效應(yīng)及滲流效應(yīng)的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720836568.6
• 申請(qǐng)日: 2017-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN207396278U
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳亞平;王進(jìn)昌;段志東;孫永寧;孫安元;王海新;梁浩;趙海濤;車寶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08;G01N25/00
• 代理公司: 北京中恒高博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 陸菊華

本實(shí)用新型提出可模擬凍土區(qū)地下水熱效應(yīng)與滲流效應(yīng)裝置，主要包括集成溫控系統(tǒng)、水量控制系統(tǒng)、工程塑料水箱、雙通道復(fù)合碳化硅管道組件、凍土區(qū)土層模擬系統(tǒng)和溫度傳感系統(tǒng)。本實(shí)用新型的可模擬凍土區(qū)地下水熱效應(yīng)與滲流效應(yīng)裝置，可以實(shí)現(xiàn)高效率、精度高、維護(hù)費(fèi)用小和花費(fèi)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及鐵路領(lǐng)域的一種室內(nèi)試驗(yàn)裝置，具體地，涉及可模擬凍土區(qū)地下水熱效應(yīng)與滲流效應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

地球上凍土區(qū)的面積約占陸地總面積的50％。其中多年凍土區(qū)占陸地總面積25％。在我國(guó)，多年凍土區(qū)分布自青藏高原、大小興安嶺、天山、祁連山、長(zhǎng)白山等地區(qū)，季節(jié)凍土區(qū)則分布整個(gè)北方。凍土是一種對(duì)溫度極為敏感的土體介質(zhì)，含有豐富的地下冰、地下水。而凍土區(qū)地下水熱效應(yīng)及熱效應(yīng)與滲流效應(yīng)的耦合作用造成的問題一直是軌道交通中的一項(xiàng)重大問題，特別是近年來(lái)鐵路的高速化和重載化，使的這類問題造成的影響更為突出，大大增加了線路的運(yùn)行和維護(hù)成本，嚴(yán)重影響列車運(yùn)行的安全性和舒適性，造成了巨大的人力和物力損失。因此，研究?jī)鐾羺^(qū)地下水熱效應(yīng)及熱效應(yīng)與滲流效應(yīng)的耦合作用，對(duì)于保證輪軌的穩(wěn)定性、安全性以及延長(zhǎng)其使用壽命具有重要的現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)意義。

由于凍土區(qū)地下水熱效應(yīng)及熱效應(yīng)與滲流效應(yīng)耦合作用是多種因素共同作用的結(jié)果，其機(jī)理非常復(fù)雜，數(shù)值分析方法難以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜工況下的定量分析。因此，為了更好地研究地下水對(duì)路基沉降影響的關(guān)系，揭示不同工況對(duì)沉降的影響，進(jìn)行試驗(yàn)研究是非常必要且可行的方法。目前，現(xiàn)有的試驗(yàn)方法只能模擬熱效應(yīng)，雖然比較接近實(shí)際情況，但對(duì)熱效應(yīng)與滲流效應(yīng)的耦合作用卻沒有考慮，很難定性的模擬凍土區(qū)地下水熱效應(yīng)與滲流效應(yīng)耦合作用下的影響。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述問題，提出可模擬凍土區(qū)地下水熱效應(yīng)與滲流效應(yīng)裝置，以實(shí)現(xiàn)高效率、精度高、維護(hù)費(fèi)用小和花費(fèi)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：可模擬凍土區(qū)地下水熱效應(yīng)與滲流效應(yīng)裝置，主要包括集成溫控系統(tǒng)、水量控制系統(tǒng)、工程塑料水箱、雙通道復(fù)合碳化硅管道組件、凍土區(qū)土層模擬系統(tǒng)和溫度傳感系統(tǒng)；

所述集成溫控系統(tǒng)，用以控制水路管道內(nèi)水流的溫度；

所述水量控制系統(tǒng)，用以控制工程塑料水箱內(nèi)的水流入雙通道復(fù)合碳化硅管道內(nèi)的量和速度；

所述工程塑料水箱，用以存放試驗(yàn)用的水；

所述雙通道復(fù)合碳化硅管道組件，是水流的通道，其一部分埋入凍土層，埋入凍土層的雙通道復(fù)合碳化硅管道上開有能將水滲透入土層的小孔；

所述凍土層模擬系統(tǒng)，是試驗(yàn)用凍土層及其應(yīng)變測(cè)量、溫度測(cè)量裝置；

所述溫度傳感系統(tǒng)，是用以測(cè)量地下水溫度、土層溫度的試驗(yàn)裝置。

進(jìn)一步地，所述集成溫控系統(tǒng)與水量控制系統(tǒng)的配合，對(duì)循環(huán)水流進(jìn)行精準(zhǔn)控制，可實(shí)現(xiàn)恒溫、定速的水流輸出。

進(jìn)一步地，所述水量控制系統(tǒng)包括水量傳感器、PID智能調(diào)節(jié)儀和電動(dòng)比例調(diào)節(jié)閥，可以精準(zhǔn)地控制水流流速。

進(jìn)一步地，所述集成溫控系統(tǒng)包括加熱控流系統(tǒng)、工程塑料水箱、水泵、管道連接件、球型轉(zhuǎn)換閥門、雙通道復(fù)合碳化硅管道、通水管、連接線、溫度儀和溫度傳感器。

進(jìn)一步地，所述加熱控流系統(tǒng)采用微波加熱方式，具有加熱均勻、加熱效率高的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)溫度升降的快速、準(zhǔn)確控制。

進(jìn)一步地，所述雙通道復(fù)合碳化硅管道數(shù)目可以為多個(gè)，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行多個(gè)凍土區(qū)地層模擬部位的試驗(yàn)，通過組合管道可適應(yīng)各種大小的凍土區(qū)地層模擬裝置；管道之間可以組合連接，可使該設(shè)備滿足各種大小的凍土區(qū)地層模擬裝置。