[實用新型]檢測地下水滲流時能量樁及周圍介質力學性能的實驗系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821538040.1
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN208672197U
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設計）人: 張文科;高翔;侯幸;張鑫
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;E02D33/00;F24T10/15
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本實用新型公開了一種檢測地下水滲流時能量樁及周圍介質力學性能的實驗系統(tǒng)，包括箱體，所述箱體右壁設有水平方向的水孔，所述箱體左壁設有向左下方傾斜的水孔，所述箱體底部設有豎直方向的水孔，所述箱體設于一容器內，所述容器的左右兩側通過箱體左壁和右壁的水孔連通，所述容器的右側盛有用于滲入地下介質的地下水，所述地下水在箱體內自右向左流動，所述箱體內盛有地下介質，所述地下介質內埋設有樁基，所述樁基頂端設有施壓裝置，所述地下介質內設有擋板，所述地下水的滲流速度通過速度控制閥進行控制。本實用新型用于在地下水滲流條件下檢測能量樁換熱時樁基及周圍地下介質力學性能變化規(guī)律，為實際工程提供理論依據和技術指導。

技術領域

本實用新型涉及室內大型模擬樁基工程領域，尤其涉及一種檢測地下水滲流時能量樁及周圍介質力學性能的實驗系統(tǒng)。

背景技術

地源熱泵技術具有節(jié)能和環(huán)保的特性，屬于新型的可再生能源技術，夏季和冬季分別向地下排放熱量和從地下吸收熱量，以實現(xiàn)建筑物的制冷和供暖。地源熱泵區(qū)別于其他熱泵系統(tǒng)的根本標志為地埋管換熱器，通常將U型換熱管埋設于鉆孔以制成該換熱器。但昂貴的鉆孔費用導致整個系統(tǒng)的初投資較高，且一定量的地面面積將被用來布置鉆孔埋管，這些因素將制約地源熱泵的發(fā)展。

隨著人們對地源熱泵及地埋管換熱器研究的不斷進展，近幾年來，能量樁技術作為熱門研究領域得到越來越多的關注，將換熱管埋設于建筑物的樁基內部獲得新型的地埋管換熱器，稱之為“能量樁”或“樁埋管”。樁基的直徑要明顯大于鉆孔，其每米的換熱量要強于鉆孔埋管，將螺旋換熱管而非U型管布置于樁基內部，可充分利用樁基內部的空間以增強換熱，螺旋管可固定在樁基內的鋼筋籠上，循環(huán)液流經螺旋管進行散熱或吸熱。采用能量樁可承擔部分散熱量或吸熱量，其余的換熱量由鉆孔埋管負責，可節(jié)省鉆孔的費用，由此可降低系統(tǒng)的初投資和減少鉆孔埋管的面積。由于建筑物的樁基數(shù)量有限，整個系統(tǒng)的地埋管換熱器通常由能量樁和鉆孔埋管共同組成。

由于樁基的深度通常超過十米甚至達到幾十米，地下水的滲流現(xiàn)象普遍存在，尤其是地下水豐富的地區(qū)，滲流現(xiàn)象更加明顯。地下水的滲流將使得能量樁與周圍介質的換熱模式由原來的導熱轉變?yōu)榘袑岷蛯α鞯膹秃蠐Q熱。樁基是將建筑物的荷載傳遞給地基土并具有一定剛度和抗彎能力的傳力構件，能量樁換熱過程中，由于熱量的傳遞引起溫度的變化，樁基內部及周圍介質的力學性能會產生一定的變化。當?shù)叵滤鹘浱幱谏峄蛭鼰岬哪芰繕稌r，由于復合換熱的模式，將對溫度分布產生影響，在能量樁換熱的基礎上，又進一步影響到相關力學性能的變化。

地下水滲流條件下，當能量樁換熱時，樁基內部和周圍地下介質力學性能的變化如何是一個值得探索的研究領域。樁基內部鋼筋表面以及周圍地下介質的力學性能變化可反映出樁基承載能力的狀況，將地下水滲流時的換熱和力學測試相結合，屬于學科交叉型的研究。在采用能量樁的實際地源熱泵工程中，當?shù)叵滤疂B流現(xiàn)象存在，因為涉及到在樁基內外布置測試力學性能的裝置，操作難度較大。因此，提出一種可行的實驗系統(tǒng)，在地下水滲流條件下檢測能量樁換熱時樁基及周圍地下介質力學性能的變化規(guī)律是非常有必要的，這將為實際工程提供理論依據和技術指導。

實用新型內容

為了解決現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供了一種檢測地下水滲流時能量樁換熱過程中樁基及周圍地下介質力學性能的實驗系統(tǒng)，無論樁基埋管的尺寸如何，按本方式即可檢測相關力學性能的變化。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案如下：

一種檢測地下水滲流時能量樁及周圍介質力學性能的實驗系統(tǒng)，包括箱體，所述箱體右壁上設有水平方向的水孔，所述箱體左壁上設有向左下方傾斜的水孔，所述箱體的底部設有豎直方向的水孔，所述箱體設于一容器內，所述容器的左右兩側隔開，僅通過箱體左壁和右壁上的水孔進行連通，所述容器的右側盛有用于滲入地下介質的地下水，所述地下水在箱體內自右向左流動，所述箱體內盛有地下介質，所述地下介質內埋設有樁基，所述樁基頂端設有施壓裝置，所述地下介質內設有擋板，所述地下水的滲流速度通過速度控制閥進行控制。