[發明專利]一種通風型寒區隧道縱向溫度分布實驗裝置

在審

• 申請號: 201811213317.8
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109448536A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 鄭波;吳劍;王剛;劉志強;劉玉勇;郭瑞;杜俊;史憲明;師亞龍
• 申請（專利權）人: 中鐵西南科學研究院有限公司
• 主分類號: G09B25/04
• 分類號: G09B25/04;G01M99/00
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 陳千

本發明公開了一種通風型寒區隧道縱向溫度分布實驗裝置，包括恒溫庫房、風速控制裝置、隧道模型、恒溫槽、風速傳感器、溫度傳感器、數據采集系統，恒溫庫房用以提供冷源，風速控制裝置用以提供風能，隧道模型由隧道模型單元拼接而成，恒溫槽由恒溫槽單元組成且恒溫槽單元之間相互獨立設置，恒溫槽單元包裹在隧道模型單元外表面，風速傳感器、溫度傳感器設置在隧道模型內且均與數據采集系統電聯。利用本發明提供的單向或雙向通風條件下寒區隧道縱向溫度分布規律測試的實驗裝置，可以模擬不同隧道長度、不同隧道入口溫度、不同隧道入口風速、不同圍巖初始溫度等條件下長隧道縱向溫度的分布規律，可以為寒區長隧道保溫層鋪設長度提供準確參數。

技術領域

本發明涉及寒區隧道實驗裝置，具體是一種通風型寒區隧道縱向溫度分布實驗裝置。

背景技術

在我國西北、東北等高緯度地區，以及我國西部高海拔地區，修建的隧道越來越多，且隧道長度也越來越長。以川西高原公路隧道為例，目前建成及在建的隧道超過152公里/88座，在可預見的將來，川西高原隧道將達304公里/162座；而對于川藏鐵路雅安-林芝段，其隧道占比甚至超過90%，初步估計長度超過30km的隧道有7座以上，有部分隧道海拔高度在4200m以上。目前，對于中短寒區隧道，通常在全隧道采用相同的防凍融措施，且保溫層鋪設厚度相同，雖然隨著長隧道不斷增多，也考慮了在長隧道兩端鋪設保溫層的方式，但這鋪設長度基本都是根據國外經驗公式或工程類比等方法，與我國實際情況不符合，寒區隧道防凍融設計參數沒有可參照的技術規范和資料。采用對現場隧道進行實地測試的方法，得到的結果是最真實，也最能符合實際情況，可為保溫層鋪設長度提供準確參數，但存在兩個問題，一是測試結果只能代表某一座具體隧道縱向溫度分布規律，隧道縱向溫度分布規律的影響因素眾多，如：洞口最冷月平均溫度、自然風速、風向，隧道長度等，推廣應用有一定局限性，另外在寒區進行現場測試需要耗費大量的人力、物力和財力，工程量大，經濟實用性一般；二是只有隧道竣工通車后的數據測試結果才能代表實際隧道縱向溫度分布規律，現場測試具有嚴重的滿后性，很難滿足設計的實際需求。理論分析則過于理想化，假設條件太多，也難以滿足工程需要，即便是可以滿足需要，也需進行驗證。因此，總體來說，目前仍缺少一種研究寒區隧道縱向溫度分布規律的有效手段。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種通風型寒區隧道縱向溫度分布實驗裝置，通過該裝置可以模擬不同隧道長度、不同隧道入口溫度、不同隧道入口風速、不同圍巖初始溫度等條件下長隧道縱向溫度的分布規律，從而為寒區長隧道保溫層鋪設長度設計提供依據。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種通風型寒區隧道縱向溫度分布實驗裝置，包括恒溫庫房、風速控制裝置、隧道模型、恒溫槽、風速傳感器、溫度傳感器、數據采集系統，所述恒溫庫房用以提供冷源，所述風速控制裝置設置在恒溫庫房內且用以提供風能，所述隧道模型由隧道模型單元拼接而成且與恒溫庫房連通，所述恒溫槽由恒溫槽單元組成且恒溫槽單元之間相互獨立設置，恒溫槽單元包裹在隧道模型單元外表面，所述風速傳感器、溫度傳感器設置在隧道模型內且均與數據采集系統電聯。

優選的，所述恒溫庫房包括庫房以及用以控制庫房內溫度的，所述庫房一側設有與隧道模型內徑一致的圓孔；所述風速控制裝置包括軸流風機，所述軸流風機的中心軸與隧道模型中心軸重合，軸流風機外形尺寸大于圓孔尺寸。

優選的，所述恒溫庫房設有一個且與隧道模型一端連通，或設有2個且分別與隧道模型兩端連通。

優選的，所述隧道模型采用PVC管，所述隧道模型單元之間通過公母接頭連接，且連接處通過密封膠密封。

優選的，所述恒溫槽單元呈圓柱型，且恒溫槽單元的內側壁選用0.2-0.5mm厚的鋁材質，恒溫槽單元包括蓄水槽，所述蓄水槽上設有進出水管，所述進出水管由水平管和兩豎直管組成，所述水平管的兩端分別與兩豎直管連接。

優選的，所述恒溫槽單元一端設有若干連接桿，其另一端設有與連接桿對應的連接孔，所述連接桿的長度不小于恒溫槽單元長度的一半。