[發明專利]一種高地溫圍巖隧道結構模擬試驗裝置

在審

• 申請號: 202010870438.0
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN111983193A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 晏啟祥;孫明輝;何川;李國良
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

1.一種高地溫圍巖隧道結構模擬試驗裝置，其特征在于，包括：地層模擬系統、隧道結構模擬系統(20)、高地溫模擬系統以及數據采集系統；

所述地層模擬系統包括地溫產生筒(11)、以及分別設置在所述地溫產生筒(11)底端和頂端的隔熱底座(12)和隔熱頂蓋(13)；所述地溫產生筒(11)設有隔熱外層(14)和導熱內層(15)，所述隔熱外層(14)和所述導熱內層(15)之間設有填充層(16)；

所述隧道結構模擬系統(20)放置在所述地溫產生筒(11)內，并且所述隧道結構模擬系統(20)與所述導熱內層(15)之間設有圍巖模擬層(40)；

所述高地溫模擬系統包括電源以及與所述電源電連接的電阻絲格柵(31)，所述電阻絲格柵(31)埋設在所述填充層(16)中；

所述數據采集系統分別與所述圍巖模擬層(40)以及所述隧道結構模擬系統(20)連接。

2.根據權利要求1所述的高地溫圍巖隧道結構模擬試驗裝置，其特征在于，所述隧道結構模擬系統(20)包括從外到內依次設置的初期支護(21)和二次襯砌(23)；所述隧道結構模擬系統(20)還包括隔熱層(24)，所述隔熱層(24)設置在所述初期支護(21)與所述二次襯砌(23)之間或者設置在所述二次襯砌(23)的內側。

3.根據權利要求2所述的高地溫圍巖隧道結構模擬試驗裝置，其特征在于，所述數據采集系統包括分別與數據采集計算器通信連接的熱通量板(51)、多個第一溫度傳感器(52)和多個第二溫度傳感器(53)；所述熱通量板(51)設置在所述導熱內層(15)的內側，所述圍巖模擬層(40)設置在所述熱通量板(51)與所述隧道結構模擬系統(20)之間；所述第一溫度傳感器(52)埋設在所述圍巖模擬層(40)中，所述第二溫度傳感器(53)設置在所述初期支護(21)、二次襯砌(23)以及隔熱層(24)上。

4.根據權利要求3所述的高地溫圍巖隧道結構模擬試驗裝置，其特征在于，還包括滲流模擬系統；所述滲流模擬系統包括：輸水裝置以及水管組件(60)，所述水管組件(60)與所述圍巖模擬層(40)連通。

5.根據權利要求4所述的高地溫圍巖隧道結構模擬試驗裝置，其特征在于，所述水管組件(60)包括主管(61)、多根徑向送水管(62)以及多根豎向滲流管(63)；所述主管(61)與所述輸水裝置連通；所有徑向水管(62)位于同一平面并設置在所述隔熱底座(12)內，所有徑向送水管(62)形成分布圓，所有徑向送水管(62)沿所述分布圓的徑向間隔排列，所述徑向送水管(62)的一端靠近分布圓圓心并與所述主管(61)連通，所述徑向送水管(62)的另一端分別與所述豎向滲流管(63)連通；所述豎向滲流管(63)的側壁設有多個小孔，所述豎向滲流管(63)靠近所述導熱內層(15)。

6.根據權利要求5所述的高地溫圍巖隧道結構模擬試驗裝置，其特征在于，所述輸水裝置設有調節水溫的溫控系統，所述主管(61)設有流量控制器。

7.根據權利要求6所述的高地溫圍巖隧道結構模擬試驗裝置，其特征在于，所述初期支護(21)設有連通其內外側的透水孔，所述初期支護(21)與所述二次襯砌(23)之間設有透水層(22)。

8.根據權利要求7所述的高地溫圍巖隧道結構模擬試驗裝置，其特征在于，所述數據采集系統還包括埋設與所述圍巖模擬層(40)內的多個流速傳感器(54)和多個流量傳感器(55)，所述流速傳感器(54)和所述流量傳感器分別與數據采集計算器通信連接；多個第一溫度傳感器(52)、多個流速傳感器(54)和多個流量傳感器(55)分別沿所述圍巖模擬層(40)的徑向均勻間隔設置，并且三種傳感器環向間隔60°設置。

9.根據權利要求1所述的高地溫圍巖隧道結構模擬試驗裝置，其特征在于，所述地層模擬系統還包括設置在所述地溫產生筒(11)內的網篩(17)，所述網篩(17)與所述隔熱底座(12)連接，所述隧道結構模擬系統(20)置于所述網篩(17)內并與所述網篩(17)接觸。

10.根據權利要求1至9任一項所述的高地溫圍巖隧道結構模擬試驗裝置，其特征在于，所述高地溫模擬系統還包括與所述電阻絲格柵(31)連接的溫度控制器。