[發明專利]一種能量樁群樁溫度-變形測量透明土試驗裝置及其試驗方法

在審

• 申請號: 202110540330.X
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113834842A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 王成龍;張鼎新;丁選明;孔綱強;仉文崗
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發明公開了一種能量樁群樁溫度?變形測量透明土試驗裝置及其試驗方法，該裝置包括光學平臺、升降支架和透明模型槽，端承槽固定在模型槽內，模型槽內填有透明土，模型樁埋入透明土中并與模型槽對應，承臺于群樁連接。紅外熱成像儀、CCD工業相機及激光發射器均滑動連接在升降支架上，布置于模型槽的四周，模型槽的正上方也布置紅外熱成像儀。本發明裝置操作簡便，經濟可行，是一種具有較強創新性的能量樁群樁試驗裝置。試驗裝置可以模擬端承樁?群樁低承臺、端承樁?群樁高承臺、摩擦樁?群樁高承臺、摩擦樁?群樁低承臺四種工程狀況，并實現對樁?土溫度場和位移場的全覆蓋監測，為能量樁群樁基礎熱力學特性的研究提供參考。

技術領域

本發明涉及土木建筑工程領域，具體涉及一種能量樁群樁溫度-變形測量透明土試驗裝置及其試驗方法。

背景技術

隨著我國的快速城鎮化進程，建筑業規模不斷擴大，建筑能耗所占的比例也持續增長。而暖通空調系統在建筑能耗中所占的比例極大，因此開發新能源技術，降低暖通空調系統能耗成為降低建筑能耗的關鍵。地熱能作為一種清潔可再生能源，可以有效提高非化石能源比重，降低傳統空調能耗。

地熱能的開發主要基于傳統的地源熱泵技術，即將空調系統中的冷凝器或蒸發器直接埋入地下與大地進行熱交換，或者通過水之類的中間介質在封閉環路中的循環流動完成與大地的熱交換。但該項工程技術需要占用較大的地下空間，而隨著我國可利用土地面積的減少，工程技術人員正在改進這一技術，提出了一種能量樁技術方案。

能量樁是一種新型的樁基礎，將換熱管直接埋設在建筑物混凝土樁基中，通過熱交換液，利用土體溫度與冬夏兩季較大的反向溫差，實現土體與上部建筑結構的熱交換，獲取地熱能。既能減少污染排放，又能充分利用能源。但能量樁群樁基礎在與周圍土體進行熱交換的同時，會對周圍的樁體產生影響，包括溫度場與位移場的疊加，樁頂變形相互制約，荷載重新分配等。

但目前能量樁的群樁模型試驗不能較好的實現對樁-土溫度場和位移場的全覆蓋監測，樁型多為端承-摩擦樁，不能較好的模擬工程實況。因此，采用一種新的測試系統，對溫度循環及豎向荷載下能量樁群樁的熱力學特性進行研究就顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種能量樁群樁溫度-變形測量透明土試驗裝置及其試驗方法，以解決現有技術存在的問題。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種能量樁群樁溫度-變形測量透明土試驗裝置，包括光學平臺、透明模型槽和端承槽。

所述光學平臺上安裝有透明模型槽和四個升降支架，透明模型槽為上端開口的矩形槽，四個升降支架分別位于透明模型槽的四側。所述透明模型槽的正上方安裝有紅外熱成像儀。

每個所述升降支架上均滑動連接有紅外熱成像儀、激光發射器和CCD工業相機，紅外熱成像儀位于激光發射器上方，CCD工業相機位于激光發射器下方。

所述透明模型槽的底部固定有若干端承槽，端承槽包括蓋板、柔性彈簧和樁模，樁模為豎直的筒狀結構，樁模的內壁涂有防水凡士林。

工作狀態Ⅰ時，所述柔性彈簧安裝到樁模內。

工作狀態Ⅱ時，所述蓋板封蓋在樁模上。

每個端承槽上端均設置有模型樁，所述模型樁上設置有與其同軸的孔洞Ⅰ，孔洞Ⅰ貫穿模型樁的上端面。

若干所述模型樁的上端與承臺連接，承臺與每個模型樁的連接處均設置有貫穿其上下表面的孔洞Ⅱ，孔洞Ⅱ與孔洞Ⅰ連通。所述孔洞Ⅰ和孔洞Ⅱ內注滿水。

所述透明模型槽內填充有透明土，承臺位于透明土上方。

進一步，所述透明土包括折射率一致的透明液體和透明固體顆粒，透明液體和透明固體顆粒分層交替填入透明模型槽。

進一步，升降支架上設置有豎直的滑桿，紅外熱成像儀、激光發射器和CCD工業相機滑動連接在滑桿上。