[發明專利]能源樁試驗監測系統及測試方法

有效

• 申請號: 201810818755.0
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN108951724B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 肖衡林;高華雨;陳智;馬強;劉一鳴;董延龍;胡智
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司 11578
• 代理人: 陳亞斌;關兆輝

本發明提供一種能源樁試驗監測系統，其特征在于，包括能源樁樁體、加載裝置、樁頂位移測試裝置、循環溫控裝置、數據采集裝置和巖土熱響應測試裝置，本發明還提供一種利用所述巖土熱響應測試裝置進行巖土導熱系數測試實驗的方法和一種利用所述能源樁試驗監測系統的測試方法，采用本發明的測試裝置和測試方法能夠對能源樁的熱力學參數做更完善的測試與分析，同時提高研究的準確可靠性。

技術領域

本發明涉及樁基工程新能源技術領域，具體涉及一種灌注型能源樁試驗監測裝置及測試方法。

背景技術

地源熱泵系統是一套專門利用淺層地溫能的系統，利用淺層地溫能的特點達到給建筑制冷和供熱的效果，從而試現節能減排和環境保護的目的，與其他空調系統相比有一定的優勢。地源熱泵系統是以地下或地上巖土體、地下水或地表水為低溫熱源，由水源熱泵機組、地熱交換系統、建筑物內系統組成的供熱空調系統。地源熱泵系統工作原理是，利用室內泵機讓換熱介質在地下換熱器內運行，將淺地層(地下巖土體、地下水、地表水等)作為熱源。在夏季(制冷工況)將室內的熱能通過換熱介質存儲在地下，從而試現給室內降溫的目的；在冬季(制熱工況)同樣通過換熱介質將地下的熱能吸收上來給室內供熱，從而實現給室內供暖的目的。

能源樁，即在樁基里布設換熱管道。能源樁與傳統的地球集熱系統或地下換熱鉆孔系統的本質區別是作為與地球相連接的熱交換器具備了結構功能而且不必單獨建造。混凝土及鋼材比土壤有較高的導熱系數，從而進一步提高了能量轉換效率。能源樁采用這種新型的埋管方式，解決了較大的占地面積需求及較高的鉆孔費用的問題。相對穩定的地下溫度為基礎樁作為地熱換熱器提供了條件，同時有助于減少熱泵壓縮機在加熱和冷卻建筑物時并且更加環保。

能源樁兼具承擔上部荷載和進行熱量交換的雙重功能，不僅要承受上部建筑物的荷載，還要承受因換熱所帶來的溫度荷載，對樁基極限承載力和位移沉降有一定影響，從而上部建筑物的強度和穩定性也會受到影響。目前現場能源樁試驗熱力學參數的測試裝置和測試方法還不夠完善，缺少對能源樁的熱力學參數做更完善的測試與分析的系統及測試方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種能源樁試驗監測系統及測試方法，解決現有技術缺少對能源樁的熱力學參數做更完善的測試與分析的系統及測試方法的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供一種能源樁試驗監測系統，包括能源樁樁體、加載裝置、樁頂位移測試裝置、循環溫控裝置、數據采集裝置和巖土熱響應測試裝置；

所述能源樁樁體頂部為樁帽，所述加載裝置包括千斤頂和反力架，所述反力架包括頂盤和錨樁，所述千斤頂的底部與所述樁帽頂部接觸，所述千斤頂頂部頂在所述頂盤下表面，所述樁帽上設置有所述樁頂位移測試裝置；

所述巖土熱響應測試裝置包含循環管路，所述循環管路上具有進液口和出液口；

所述循環溫控裝置包括保溫箱、升降溫器、換熱管和節流閥，所述升降溫器設置在所述保溫箱內，所述換熱管包括換熱內管和換熱外管，所述換熱內管和所述換熱外管相互連通，所述換熱內管設置于所述能源樁樁體內，至少部分所述換熱外管從所述能源樁樁體向外延伸，與所述進液口連接，至少部分所述換熱外管另一端從所述能源樁樁體向外延伸進入所述保溫箱內，至少部分所述換熱外管連通所述出液口與所述保溫箱，所述節流閥設置在所述換熱管上；

所述數據采集裝置包括光纖傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和土壓力盒傳感器，所述光纖傳感器設置在所述能源樁樁體內側，所述溫度傳感器設置于所述進液口和所述出液口處，所述壓力傳感器設置在所述千斤頂頂部，所述土壓力盒傳感器設置在所述能源樁樁體底部。