[發明專利]能施加不同梯度溫度的層狀圍巖隧道相似模擬實驗裝置

有效

• 申請號: 202110360906.4
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113075256B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 侯圣均;張少強;陳全勝;歐陽汛;扶鳳姣;張平
• 申請（專利權）人: 中電建路橋集團有限公司;重慶大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N3/12;G01N3/02;G01N33/24
• 代理公司: 重慶信航知識產權代理有限公司 50218
• 代理人: 吳彬

本發明公開了一種能施加不同梯度溫度的層狀圍巖隧道相似模擬實驗裝置，其包括矩形箱體、設置在矩形箱體內的巖層、對巖層施加壓力的加載機構和隧道模型；所述巖層包括由砂粒鋪成的第一巖層、第二巖層、第三巖層和第四巖層，第一巖層、第二巖層、第三巖層和第四巖層由下至上依次層疊，且相鄰巖層之間設置有隔熱層；所述第一巖層、第二巖層、第三巖層和第四巖層內還分別設置有電阻加熱器。本發明不僅能通過加載機構對巖層施加壓力以模擬隧道承載情況，而且其還能通過設置在相鄰巖層間的隔熱層及設置在各巖層內的電阻加熱器模擬出層狀圍巖的溫度梯度，從而能更準確的模擬出隧道在圍壓及溫度梯度作用下的結構變化情況。

技術領域

本發明涉及隧道技術領域，特別涉及一種涉及隧道的相似模擬實驗裝置。

背景技術

山體是由巖體組成，巖體包括巖石和節理及裂隙，層狀圍巖廣泛存在于山體中，層狀圍巖存在節理及裂隙，層狀圍巖內部溫度分布極不均勻，同時山體層狀圍巖存在大氣降水或地下水的流動，極易導致層狀圍巖內部溫度呈層狀化。而高溫地熱隧道，隧道圍巖的溫度梯度對隧道承載性能有重要影響，但是現有技術中，用于模擬隧道承載性能的相似模擬裝置不能實現模擬現場巖體的溫度梯度，因此有必要研制一種能施加不同梯度溫度的層狀圍巖隧道相似模擬實驗裝置。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種能施加不同梯度溫度的層狀圍巖隧道相似模擬實驗裝置，以解決現有層狀圍巖隧道相似模擬實驗裝置不能模擬層狀圍巖溫度梯度的技術問題。

本發明能施加不同梯度溫度的層狀圍巖隧道相似模擬實驗裝置，包括上端為敞口的矩形箱體、設置在矩形箱體內的巖層和對巖層施加壓力的加載機構，還包括兩端穿在矩形箱體側面上的隧道模型；

所述巖層包括由砂粒鋪成的第一巖層、第二巖層、第三巖層和第四巖層，第一巖層、第二巖層、第三巖層和第四巖層由下至上依次層疊，且相鄰巖層之間設置有隔熱層；

所述第一巖層、第二巖層、第三巖層和第四巖層內還分別設置有電阻加熱器。

進一步，所述隔熱層由隔熱粉末材料鋪成。

進一步，所述隧道模型的兩端分別設置在矩形箱體的前側面和后側面上，所述加載機構包括位于矩形箱體左側內的左壓板、設置在矩形箱體左側外且活塞桿與左壓板連接的左液壓缸、位于矩形箱體右側內的右壓板、設置在矩形箱體右側外且活塞桿與右壓板連接的右液壓缸、位于矩形箱體上側內的上壓板、設置在矩形箱體上側外且活塞桿與上壓板連接的上液壓缸、位于矩形箱體下側內的下壓板和設置在矩形箱體下側外且活塞桿與下壓板連接的下液壓缸。

進一步，所述上壓板和下壓板的結構相同，其均包括水平板體、套在水平板體端部上并能沿水平板體伸縮的矩形套和位于矩形套內用于推動矩形套伸出的彈簧。

本發明的有益效果：

1、本發明能施加不同梯度溫度的層狀圍巖隧道相似模擬實驗裝置，其不僅能通過加載機構對巖層施加壓力以模擬隧道承載情況，而且其還能通過設置在相鄰巖層間的隔熱層及設置在各巖層內的電阻加熱器模擬出層狀圍巖的溫度梯度，從而能更準確的模擬出隧道在圍壓及溫度梯度作用下的結構變化情況。

2、本發明能施加不同梯度溫度的層狀圍巖隧道相似模擬實驗裝置，其上壓板和下壓板能伸縮，使得在施壓過程中左右壓板與上下壓板的移動不會發生干涉問題，能方便的控制圍壓加載。

附圖說明

圖1為能施加不同梯度溫度的層狀圍巖隧道相似模擬實驗裝置的立體結構示意圖；

圖2為能施加不同梯度溫度的層狀圍巖隧道相似模擬實驗裝置的剖視結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。