[發(fā)明專利]一種模擬真實(shí)地質(zhì)情況的中深層地埋管砂箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011552906.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN112581844A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅勇強(qiáng);許國(guó)治
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B23/40
• 分類號(hào): G09B23/40
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

1.一種模擬真實(shí)地質(zhì)情況的中深層地埋管砂箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括砂箱(1)、地質(zhì)分層營(yíng)造組件、地?zé)崽荻葼I(yíng)造組件、地下水滲流營(yíng)造組件和地埋管單元，其中：

所述砂箱(1)中設(shè)置有填充材料，所述地質(zhì)分層營(yíng)造組件包括多個(gè)隔板(6)，用于將所述砂箱中的砂土分隔形成多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置不同的填充材料，以此模擬不同深度的地質(zhì)層不同的土壤環(huán)境；

所述地?zé)崽荻葼I(yíng)造組件設(shè)置在所述砂箱(1)的一側(cè)，用于從側(cè)面將熱量傳導(dǎo)給所述砂箱，然后經(jīng)過所述砂箱中逐個(gè)區(qū)域的熱傳導(dǎo)，使得所述砂箱中各個(gè)區(qū)域內(nèi)溫度不同，以此模擬不同深度地質(zhì)層不同的溫度；

所述地下水滲流營(yíng)造組件包括設(shè)置在所述砂箱上方的頂部水箱(9)和下方的底部水箱(10)，所述頂部水箱(9)的底部以及所述底部水箱的頂部均設(shè)置有均勻分布的孔洞，所述頂部水箱通過所述孔洞向所述砂箱中的填充材料中滲透水分，以此模擬地質(zhì)層存在滲水的情況，所述底部水箱(10)通過其頂部的孔洞收集從所述填充材料滲出的水；

所述地埋管單元包括地埋管(7)和與該地埋管連接的第一水循環(huán)單元，所述地埋管(7)埋在所述砂箱(1)的砂土中央，該地埋管為同軸套管地埋管，所述第一水循環(huán)單元的一端將水輸送進(jìn)入所述同軸套管地埋管的內(nèi)管，水在該同軸套管地埋管與地埋管外部的填充材料進(jìn)行熱交換后從同軸套管地埋管的外管流出；測(cè)量該同軸套管地埋管的入口和出口處水的溫度獲得溫度差，以此獲知在地埋管在砂箱中的換熱情況。

2.如權(quán)利要求1所述的一種模擬真實(shí)地質(zhì)情況的中深層地埋管砂箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中還包括數(shù)據(jù)采集和控制組件，其與所述地質(zhì)分層營(yíng)造組件、地?zé)崽荻葼I(yíng)造組件、地下水滲流營(yíng)造組件和地埋管單元同時(shí)連接，用于采集并調(diào)節(jié)各個(gè)組件反饋的水溫、土溫、環(huán)境溫、水流量和水壓。

3.如權(quán)利要求1所述的一種模擬真實(shí)地質(zhì)情況的中深層地埋管砂箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述頂部水箱(9)與砂箱(1)之間以及所述底部水箱(10)與所述砂箱(1)之間均設(shè)置有紗布，該紗布的網(wǎng)格尺寸小于所述填充材料粒徑，避免所述砂箱中的填充材料進(jìn)入所述頂部水箱和底部水箱中。

4.如權(quán)利要求1所述的一種模擬真實(shí)地質(zhì)情況的中深層地埋管砂箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述砂箱的頂部和底部上均設(shè)置有多個(gè)插槽(11)，用于放置所述隔板(6)，通過將所述隔板放置在不同的插槽中，改變所述隔板的插入的位置和數(shù)量，模擬不同相對(duì)厚度的地質(zhì)層。

5.如權(quán)利要求1所述的一種模擬真實(shí)地質(zhì)情況的中深層地埋管砂箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述砂箱設(shè)置所述地?zé)崽荻葼I(yíng)造組件的一側(cè)的側(cè)板的對(duì)角線上均勻設(shè)置有多個(gè)傳感器(12)，用于實(shí)時(shí)測(cè)量所述側(cè)板上不同位置處的溫度，以此監(jiān)測(cè)所述地?zé)崽荻葼I(yíng)造組件的加熱溫度以及加熱是否均勻；所述砂箱遠(yuǎn)離所述地?zé)崽荻葼I(yíng)造組件一側(cè)的側(cè)板的對(duì)角線上也均勻分布著多個(gè)傳感器(12)，用于測(cè)量環(huán)境溫度、濕度和大氣壓。

6.如權(quán)利要求1所述的一種模擬真實(shí)地質(zhì)情況的中深層地埋管砂箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述隔板(6)的橫向和縱向中軸線上均勻分布著多個(gè)傳感器，用于實(shí)時(shí)測(cè)量不同位置處的實(shí)時(shí)溫度。

7.如權(quán)利要求1所述的一種模擬真實(shí)地質(zhì)情況的中深層地埋管砂箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述砂箱(1)的外圍設(shè)置有保溫層(13)，用于保持所述砂箱的溫度。

8.如權(quán)利要求1所述的一種模擬真實(shí)地質(zhì)情況的中深層地埋管砂箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述地?zé)崽荻葼I(yíng)造組件包括蛇形水管和第二水循環(huán)單元，蛇形水管(2)貼合在所述砂箱的一側(cè)，所述第二水循環(huán)單元為所述蛇形水管提供熱水。

9.如權(quán)利要求1所述的一種模擬真實(shí)地質(zhì)情況的中深層地埋管砂箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述地下水滲流營(yíng)造組件還包括第三水循環(huán)單元，所述頂部水箱和底部水箱通過第三水循環(huán)單元連接，所述底部水箱收集的水經(jīng)過所述第三水循環(huán)單元重新回到所述頂部水箱中，該底部水箱和頂部水箱之間的水循環(huán)單元中設(shè)置有過濾器(3)，用于過濾來(lái)自底部水箱中的水。

10.如權(quán)利要求9所述的一種模擬真實(shí)地質(zhì)情況的中深層地埋管砂箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述頂部水箱側(cè)面上部開有溢流孔，該溢流孔與所述第三水循環(huán)單元連接，避免所述頂部水箱溢出。