高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置，能夠模擬高地溫在溫度驟降作用對(duì)圍巖-襯砌溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)變化規(guī)律的試驗(yàn)，包括：高地溫引水隧洞相似材料模型系統(tǒng)，包括原巖和位于原巖內(nèi)的襯砌模型；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括電腦，與電腦相連的靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)，與靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)相連的溫度記錄儀，位于原巖內(nèi)的溫度傳感器和位于襯砌模型內(nèi)的預(yù)置應(yīng)變片載體；所述溫度傳感器與溫度記錄儀相連，所述預(yù)置應(yīng)變片載體與靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)相連；恒溫循環(huán)供熱裝置，包括位于原巖四周的智能溫控循環(huán)水加熱器；圍壓模擬裝置，包括位于原巖四周的圍巖壓力板和與圍巖壓力板外表面接觸的千斤頂，所述千斤頂能夠推動(dòng)圍巖壓力板給原巖施壓；保溫裝置。
【專利說明】
高地溫弓I水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種引水隧洞模型試驗(yàn)裝置，尤其是一種高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)目前高地溫引水隧洞主要集中與西部，尤其是新疆和西藏地區(qū)，其河水的主要來源是雪山融水，水溫很低，通水過程中會(huì)引起圍巖-襯砌結(jié)構(gòu)溫度驟降，使得結(jié)構(gòu)內(nèi)外形成較大溫差，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生張拉裂隙，由此對(duì)引水隧洞產(chǎn)生很大危害。對(duì)高地溫引水隧洞而言，由于溫降速率不同，尤其是冷水引發(fā)的圍巖溫度驟降情況下的圍巖破裂機(jī)理試驗(yàn)還較少被關(guān)注。因此，可以通過室內(nèi)模型試驗(yàn)來模擬實(shí)際工況的環(huán)境來研究其變化規(guī)律。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型提供了一種高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置，能夠模擬高地溫在溫度驟降作用對(duì)圍巖-襯砌溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)變化規(guī)律的試驗(yàn)。
[0004]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置，包括:
[0005]高地溫引水隧洞相似材料模型系統(tǒng)，包括原巖和位于原巖內(nèi)的襯砌模型；
[0006]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括電腦，與電腦相連的靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)，與靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)相連的溫度記錄儀，位于原巖內(nèi)的溫度傳感器和位于襯砌模型內(nèi)的預(yù)置應(yīng)變片載體;所述溫度傳感器與溫度記錄儀相連，所述預(yù)置應(yīng)變片載體與靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)相連；
[0007]恒溫循環(huán)供熱裝置，包括位于原巖四周的智能溫控循環(huán)水加熱器；
[0008]圍壓模擬裝置，包括位于原巖四周的圍巖壓力板和與圍巖壓力板外表面接觸的千斤頂，所述千斤頂能夠推動(dòng)圍巖壓力板給原巖施壓；
[0009]保溫裝置，包括位于原巖外部的保溫裝置箱體，填充在保溫裝置箱體內(nèi)的保溫材料。
[0010]所述襯砌模型的材料配比是經(jīng)過大量正交試驗(yàn)且滿足符合實(shí)際工況的配和比。
[0011]所述智能溫控循環(huán)水加熱器包括循環(huán)恒溫加熱系統(tǒng)和位于原巖四周的儲(chǔ)水箱體，所述循環(huán)恒溫加熱系統(tǒng)的進(jìn)水管和出水管分別與儲(chǔ)水箱體相通。
[0012]所述儲(chǔ)水箱體的中部設(shè)有通孔，所述圍巖壓力板位于儲(chǔ)水箱體與原巖之間，所述千斤頂通過通孔接觸圍巖壓力板，進(jìn)行施壓。
[0013]所述儲(chǔ)水箱體為四個(gè)，分別位于原巖的四周，所述循環(huán)恒溫加熱系統(tǒng)設(shè)有四個(gè)進(jìn)水管和四個(gè)出水管，每個(gè)儲(chǔ)水箱體上都連接有一個(gè)進(jìn)水管和一個(gè)出水管;所述圍巖壓力板也為四個(gè)，所述圍巖壓力板的外表面分別設(shè)有至少一個(gè)千斤頂。
[0014]本實(shí)用新型的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置的有益效果如下:
[0015]本實(shí)用新型的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置，采用自動(dòng)智能電腦數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單，安全性高，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
[0016]本裝置的恒溫循環(huán)電熱水供熱裝置，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度智能控制，根據(jù)具體工況設(shè)定不同溫度。
[0017]本裝置的圍巖相似供熱箱體裝置，對(duì)圍巖-襯砌相似材料模型可以實(shí)現(xiàn)全方位接觸恒定恒溫供熱。溫度計(jì)顯示箱體內(nèi)部水的溫度，排氣閥調(diào)節(jié)內(nèi)部氣壓，排水閥排掉箱體水。千斤頂提供壓力來模擬巖體的圍壓。本試驗(yàn)裝置支持模擬高地溫在溫度驟降作用對(duì)圍巖-襯砌溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)變化規(guī)律的試驗(yàn)。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置，包括:
[0021]高地溫引水隧洞相似材料模型系統(tǒng)，包括原巖7和位于原巖7內(nèi)的襯砌模型6;
[0022]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括電腦10，與電腦10相連的靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)11，與靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)11相連的溫度記錄儀12，位于原巖7內(nèi)的溫度傳感器4和位于襯砌模型6內(nèi)的預(yù)置應(yīng)變片載體14;所述溫度傳感器4與溫度記錄儀12相連，所述預(yù)置應(yīng)變片載體14與靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)11相連；
[0023]恒溫循環(huán)供熱裝置，包括位于原巖7四周的智能溫控循環(huán)水加熱器；
[0024]圍壓模擬裝置，包括位于原巖7四周的圍巖壓力板9和與圍巖壓力板9外表面接觸的千斤頂3，所述千斤頂3能夠推動(dòng)圍巖壓力板9給原巖7施壓；
[0025]保溫裝置，包括位于原巖7外部的保溫裝置箱體15，填充在保溫裝置箱體15內(nèi)的保溫材料5。
[0026]所述襯砌模型6和原巖7的材料配比是經(jīng)過大量正交試驗(yàn)且滿足符合實(shí)際工況的配和比。
[0027]實(shí)施例2:
[0028]如圖1所示，本實(shí)施例的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置與實(shí)施例1的基本結(jié)構(gòu)和原理相同，不同的是:所述智能溫控循環(huán)水加熱器包括循環(huán)恒溫加熱系統(tǒng)13和位于原巖7四周的儲(chǔ)水箱體8，所述循環(huán)恒溫加熱系統(tǒng)13的進(jìn)水管I和出水管2分別與儲(chǔ)水箱體8相通。所述儲(chǔ)水箱體8的中部設(shè)有通孔，所述圍巖壓力板9位于儲(chǔ)水箱體8與原巖7之間，所述千斤頂3通過通孔接觸圍巖壓力板9，進(jìn)行施壓。
[0029]所述儲(chǔ)水箱體8為四個(gè)，分別位于原巖7的四周，所述循環(huán)恒溫加熱系統(tǒng)13設(shè)有四個(gè)進(jìn)水管I和四個(gè)出水管2，每個(gè)儲(chǔ)水箱體8上都連接有一個(gè)進(jìn)水管和一個(gè)出水管;所述圍巖壓力板9也為四個(gè)，所述圍巖壓力板9的外表面分別設(shè)有至少一個(gè)千斤頂3。
[0030]本實(shí)用新型的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置工作原理如下:
[0031]襯砌模型內(nèi)部設(shè)有預(yù)置應(yīng)變片載體，另一端連接靜態(tài)應(yīng)變采集系統(tǒng)，采集由溫度驟降引起結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變、溫度變化的數(shù)據(jù)。原巖內(nèi)布置溫度傳感器，另一端連接溫度記錄儀，檢測(cè)原巖內(nèi)部的實(shí)際溫度值。儲(chǔ)水箱體的進(jìn)出水口分別連接循環(huán)恒溫加熱系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)開始工作時(shí)，通過控制調(diào)節(jié)該加熱系統(tǒng)的設(shè)置溫度，實(shí)現(xiàn)模擬不同工況下的高地溫。通過調(diào)節(jié)千斤頂模擬原巖圍巖的壓力。模型加溫后溫度達(dá)到恒定，便可進(jìn)行通冷水試驗(yàn)，收集記錄數(shù)據(jù)。
[0032]上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置，包括: 高地溫引水隧洞相似材料模型系統(tǒng)，包括原巖和位于原巖內(nèi)的襯砌模型； 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括電腦，與電腦相連的靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)，與靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)相連的溫度記錄儀，位于原巖內(nèi)的溫度傳感器和位于襯砌模型內(nèi)的預(yù)置應(yīng)變片載體;所述溫度傳感器與溫度記錄儀相連，所述預(yù)置應(yīng)變片載體與靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)相連； 恒溫循環(huán)供熱裝置，包括位于原巖四周的智能溫控循環(huán)水加熱器； 圍壓模擬裝置，包括位于原巖四周的圍巖壓力板和與圍巖壓力板外表面接觸的千斤頂，所述千斤頂能夠推動(dòng)圍巖壓力板給原巖施壓； 保溫裝置，包括位于原巖外部的保溫裝置箱體，填充在保溫裝置箱體內(nèi)的保溫材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述智能溫控循環(huán)水加熱器包括循環(huán)恒溫加熱系統(tǒng)和位于原巖四周的儲(chǔ)水箱體，所述循環(huán)恒溫加熱系統(tǒng)的進(jìn)水管和出水管分別與儲(chǔ)水箱體相通。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述儲(chǔ)水箱體的中部設(shè)有通孔，所述圍巖壓力板位于儲(chǔ)水箱體與原巖之間，所述千斤頂通過通孔接觸圍巖壓力板，進(jìn)行施壓。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述儲(chǔ)水箱體為四個(gè)，分別位于原巖的四周，所述循環(huán)恒溫加熱系統(tǒng)設(shè)有四個(gè)進(jìn)水管和四個(gè)出水管，每個(gè)儲(chǔ)水箱體上都連接有一個(gè)進(jìn)水管和一個(gè)出水管;所述圍巖壓力板也為四個(gè)，所述圍巖壓力板的外表面分別設(shè)有至少一個(gè)千斤頂。
【文檔編號(hào)】G01N3/60GK205483889SQ201620047490
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月19日
【發(fā)明人】宿輝, 馬飛, 段宇, 馬超豪, 楊云霄, 楊家琦
【申請(qǐng)人】河北工程大學(xué)