[實用新型]一種觸探式地層熱物性測試儀

有效

• 申請號: 202020004547.X
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN211374588U
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 裴華富;宋懷博;楊鋼;楊慶
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本實用新型屬于巖土工程能源巖土技術領域，公開了一種觸探式地層熱物性測試儀，包括作動系統、探頭系統和無線信號系統。本實用新型可對不同深度地層的熱物性進行分層測試，測試結果更趨近于真實情況；可在不同巖土體、任意深度、不同溫度和含水率的鉆孔下進行測試，對土體擾動小，測試精度高；通過無線傳輸技術，幫助測試人員實時掌握測試過程。本實用新型集成度和智能化程度高，小巧靈活，操作簡便，在能源巖土領域具有良好的應用前景。

技術領域

本實用新型屬于巖土工程能源巖土技術領域，涉及一種適用于分層巖土體熱物性測試儀器，并進一步包含其測試原理及方法。

背景技術

淺層地熱能作為重要的清潔綠色能源，已經納入國家“十三五”發展規劃，成為我國能源開發戰略的重要發展方向之一。目前，地源熱泵和其他諸如能量樁、能源地下連續墻、能源隧道等多種能源地下結構是淺層地熱能的主要利用方式。在能源地下結構的設計中，巖土體熱物性參數的測試精度決定了巖土層的儲熱性能、導熱性能以及其他熱力性質，對能源地下結構設計結果極為重要。

巖土層熱物性參數包括熱導率、比熱容和熱擴散系數。目前，熱物性參數的測試主要通過實驗室測試和現場熱響應試驗獲取，實驗室測試法主要包括穩態熱流法和非穩態熱流法。在現場熱響應測試中，通常首先在測試場地鉆孔布管，提供一個穩定的加熱功率，記錄進出水口溫度隨時間變化圖。在地下換熱管和巖土體傳熱過程中，管內循環流體溫度逐漸升高，并達到傳熱平衡。熱響應測試通常以傳熱理論公式為基礎，在對數時間坐標下通過最小二乘法擬合斜率，計算土壤的導熱系數，進而推導出比熱容和熱擴散率。然而值得注意的是，目前熱響應試驗有幾個值得注意的問題。首先，熱響應測試所測得熱物性參數是一定深度土體的綜合參數。實際工程中，不同巖土體成分不同，巖體和土體錯綜夾雜，不同地層之間的熱物性差異有時候會很大；其次對于某些埋管較深的能量樁或豎向埋管地源熱泵，進行設計的時候需要考慮深層巖土體的熱物性參數，而傳統的熱響應測試此時較難滿足要求。

因此，本實用新型針對上述問題，利用遠程遙控及信號傳輸技術，提供一種可準確、便捷測試深部巖土體熱物性測試儀器及其測試方法。

實用新型內容

本實用新型針對現有熱響應測試儀器的不足之處，利用遠程遙控及信號傳輸技術，提供一種可準確、便捷測試深部巖土體熱物性測試儀器及其測試方法，可便捷、準確地測得分層巖土體某一預選深度的熱物性參數。

本實用新型的技術方案：

一種觸探式地層熱物性測試儀，包括作動系統、探頭系統和無線信號系統；

所述的作動系統包括纜繩1、外殼2、固定裝置3、殼內固定裝置4、控制裝置5、動力裝置6和殼下固定裝置13；所述的固定裝置3對稱設置于外殼2兩側，使用時貼緊測試土體16的孔壁18，起到固定作用；所述的纜繩1位于外殼2的頂部，其將觸探式地層熱物性測試儀置于鉆孔17內；所述的殼內固定裝置4、控制裝置5和動力裝置6位于外殼內部，殼內固定裝置4用于固定控制裝置5，控制裝置5起到總控作用，同時對動力裝置6傳輸操控指令；所述的殼下固定裝置13位于鉆孔17的底部，其對測試起到穩定作用；