[發(fā)明專利]凍結(jié)壁發(fā)育狀況超聲電阻率參量的凍結(jié)相似模擬試驗平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011129267.2
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112433044B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張基偉;張松;韓玉福;高偉;王磊;趙玉明;孔令輝;溫漢宏;崔兵兵;喻新皓;丁航;鄭新赟;孫佳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京中煤礦山工程有限公司
• 主分類號: G01N33/38
• 分類號: G01N33/38;G01N29/04;G01N29/07;G01N27/04;G01K13/00
• 代理公司: 北京冠榆知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11666
• 代理人: 朱亞琦

1.凍結(jié)壁發(fā)育狀況超聲電阻率參量的凍結(jié)相似模擬試驗平臺，其特征在于，包括超聲波測試系統(tǒng)（100）、電阻率測試系統(tǒng)（200）、溫度測試系統(tǒng)、鹽水供給系統(tǒng)（400）、清水供給系統(tǒng)（500）、制冷系統(tǒng)（600）、模擬實驗箱（700）和土層補水系統(tǒng)；

在所述模擬實驗箱（700）內(nèi)按照模擬土層的要求鋪設(shè)有內(nèi)部土層（702），在內(nèi)部土層（702）的相對兩側(cè)設(shè)有土層補水系統(tǒng)；

所述鹽水供給系統(tǒng)（400）的鹽水箱（402）的出水端通過鹽水泵（401）與所述模擬實驗箱（700）內(nèi)的凍結(jié)管（711）的進水端流體導(dǎo)通，凍結(jié)管（711）的出水端依次與所述制冷系統(tǒng)（600）的制冷機（602）和冷凝器（601）的鹽水入口端流體導(dǎo)通，所述制冷系統(tǒng)（600）的冷凝器（601）的鹽水出口端與所述鹽水供給系統(tǒng)（400）的鹽水箱（402）進水端流體導(dǎo)通；

所述清水供給系統(tǒng)（500）的清水箱（502）出水端通過清水泵（501）與所述模擬實驗箱（700）內(nèi)側(cè)的土層補水系統(tǒng)的補水通道的進水口（703）流體導(dǎo)出，所述模擬實驗箱（700）內(nèi)側(cè)的土層補水系統(tǒng)的補水通道的出水口（704）與所述清水供給系統(tǒng)（500）的清水箱（502）進水端流體導(dǎo)通；清水箱（502）出水端通過清水泵（501）與所述冷凝器（601）的清水入口端流體導(dǎo)通，所述冷凝器（601）的清水出水端與所述清水箱（502）清水入水端流體導(dǎo)通；

所述超聲波測試系統(tǒng)（100）、所述電阻率測試系統(tǒng)（200）和所述溫度測試系統(tǒng)的采集端安裝在所述模擬實驗箱（700）內(nèi)，所述超聲波測試系統(tǒng)（100）、所述電阻率測試系統(tǒng)（200）和所述溫度測試系統(tǒng)的測試端接收所述超聲波測試系統(tǒng)（100）、所述電阻率測試系統(tǒng)（200）和所述溫度測試系統(tǒng)的采集端的數(shù)據(jù)進行測試；

在內(nèi)部土層（702）上方設(shè)有封水加壓系統(tǒng)，所述封水加壓系統(tǒng)包括不透水層（705）、混凝土層（706）和液壓油缸（707），所述不透水層（705）位于內(nèi)部土層（702）上方，在補水條件下，不透水層（705）上方增加鋪設(shè)混凝土層（706），所述液壓油缸（707）位于所述混凝土層（706）上方，所述液壓油缸（707）的動力輸出端在所述混凝土層（706）上；所述混凝土層（706）與所述模擬實驗箱（700）側(cè)壁的連接處，涂覆有水不漏或者聚氨酯；所述模擬實驗箱（700）的四個外壁面及所述混凝土層（706）上部用橡塑保溫板進行包裹，橡塑保溫板的厚度為2-4cm；

在所述模擬實驗箱（700）的內(nèi)部土層（702）上：沿豎直方向設(shè)有凍結(jié)孔和超聲波檢測孔，其中超聲波檢測孔均勻地布置在凍結(jié)孔四周，所述凍結(jié)孔內(nèi)安裝有凍結(jié)管（711），所述超聲波檢測孔內(nèi)安裝有聲測管（712）；

在內(nèi)部土層（702）的中部：凍結(jié)孔之間、超聲波檢測孔之間以及凍結(jié)孔與超聲波檢測孔之間的均設(shè)有溫度測點（713）；在不透水層（705）上：在凍結(jié)孔之間的軸線上設(shè)有電阻率檢測點（714），在凍結(jié)孔與超聲波檢測孔之間的軸線上設(shè)有電阻率檢測點（714）；

所述凍結(jié)管為B2和B3；所述聲測管為A1、A2、A3、A4、B1、B4、C1、C2、C3和C4，其中A1、A2、A3和A4在同一條直線上，B1、B2、B3和B4在同一條直線上，C1、C2、C3和C4在同一條直線上，且A1、A2、A3和A4組成的直線、B1、B2、B3和B4組成的直線以及C1、C2、C3和C4組成的直線相互平行；

同時A1、B1和C1，A2、B2和C2，A3、B3和C3，A4、B4和C4分別在同一條直線上，且與A1、A2、A3和A4組成的直線、B1、B2、B3和B4組成的直線以及C1、C2、C3和C4組成的直線相互垂直；

在內(nèi)部土層（702）的中部：在A1、A2、A3和A4組成的直線，B1、B2、B3和B4組成的直線以及C1、C2、C3和C4組成的直線之間的軸線上設(shè)有溫度測點（713）；在不透水層（705）上：在A1、A2、A3和A4組成的直線，B1、B2、B3和B4組成的直線以及C1、C2、C3和C4組成的直線之間的軸線上設(shè)有電阻率檢測點（714）；

在內(nèi)部土層（702）的中部：在A1、B1和C1組成的直線，A2、B2和C2組成的直線，A3、B3和C3組成的直線，A4、B4和C4組成的直線的軸線上設(shè)有溫度測點（713）；在不透水層（705）上：在A2、B2和C2組成的直線與A3、B3和C3組成的直線之間的軸線上設(shè)有電阻率檢測點（714）；

在溫度測點（713）處布置測溫線，測溫線的數(shù)據(jù)輸出端與溫度采集系統(tǒng)的輸入端通信連接；電阻率檢測點（714）處布置電阻率測試線電阻率測試線的數(shù)據(jù)輸出端通過電纜與電阻率測試儀的輸入端通信連接，在聲測管A1、A2、A3、A4、B1、B4、C1、C2、C3和C4內(nèi)布置超聲波換能器，超聲波換能器的信號輸出端與超聲波采集儀的信號輸入端通信連接。