[发明专利]一种模拟深立井冻结的大型模型试验装置

权利要求书

1.一种模拟深立井冻结的大型模型试验装置，其特征在于，包括模型试验筒、泥浆加载系统、液压系统、开挖模拟系统、制冷系统、监测系统和数据采集与控制系统，开挖模拟系统位于土试样内，土试样位于模型试验筒内，泥浆加载系统、液压系统和数据采集与控制系统均位于模型试验筒外，监测系统的一部分监测端埋于土试样内、另一部分监测端位于开挖模拟系统内，监测系统的输出端与数据采集与控制系统的输入端连接，液压系统为开挖模拟系统提供液压驱动力，泥浆加载系统的泥浆输出口与模型试验筒内壁和土试样之间的空腔流体导通，制冷系统为土试样冻结提供循环低温液体。

2.根据权利要求1所述的模拟深立井冻结的大型模型试验装置，其特征在于，模型试验筒包括试验筒底座、中间筒身、上端盖、上法兰、下端盖和下法兰，下端盖固定安装在试验筒底座上，下法兰固定安装在下端盖上，中间筒身固定安装在下法兰上，上法兰固定安装中间筒身上，上端盖固定安装在上法兰上，中间筒身、上法兰和下法兰均同轴焊接安装；中间筒身上安装有渗流液流出管，下端盖上分别安装有泥浆补压管、泥浆进液管和制冷进液管，上端盖上分别安装有放空管、低温液排出管和压力检测管；在下端盖的中心处开设有第一台阶式安装孔，第一台阶式安装孔的上端孔径大于下端孔径，在第一台阶式安装孔的上端安装有下活动小端盖，下活动小端盖与第一台阶式安装孔的上端孔凸凹密封配合，下端盖下表面上固定安装有用于封闭第一台阶式安装孔下端开口的第一封板，下活动小端盖上开设有内外连接测试线引线孔和低温进液孔，制冷进液管依次穿过第一封板和下活动小端盖上的低温进液孔与位于模型试验筒内的低温进液分水器流体导通；在上端盖的中心处开设有第二台阶式安装孔，第二台阶式安装孔的上端孔径小于下端孔径，在第二台阶式安装孔的下端安装有上活动小端盖，上活动小端盖上开设有内外连接测试线引线孔和液压油孔，上活动小端盖与第二台阶式安装孔的下端孔凸凹密封配合，上端盖上表面上固定安装有用于封闭第二台阶式安装孔上端开口的第二封板，低温液排出管位于模型试验筒内的一端与低温回液分水器流体导通。

3.根据权利要求2所述的模拟深立井冻结的大型模型试验装置，其特征在于，上法兰和下法兰均采用坡口设计，即：上法兰与上端盖的接触面边缘相对于上法兰面所在水平面向下倾斜，下法兰与下端盖的接触面边缘相对于下法兰面所在水平面向上倾斜。

4.根据权利要求3所述的模拟深立井冻结的大型模型试验装置，其特征在于，在上端盖与上法兰的接触面上以及在下端盖与下法兰的接触面上均设置有密封槽，在密封槽内安装有丁氰橡胶密封垫圈；上活动小端盖与上端盖之间以及下活动小端盖与下端盖之间设置有铜板垫圈和丁氰橡胶密封垫圈。

5.根据权利要求4所述的模拟深立井冻结的大型模型试验装置，其特征在于，中间筒身与上法兰以及中间筒身与下法兰均为焊接连接，上端盖与上法兰以及下端盖与下法兰均为螺栓连接；上法兰与上端盖的接触面自上端盖上的密封槽处且相对于上法兰面所在水平面向下倾斜角度X为1.5～2.5度，下法兰与下端盖的接触面自下端盖上的密封槽处且相对于下法兰面所在水平面向上倾斜角度X为1.5～2.5度。

6.根据权利要求3所述的模拟深立井冻结的大型模型试验装置，其特征在于，上端盖的上表面上以及下端盖的下表面上均焊接有内环形肋板和外环形肋板，内环形肋板围成的圆的直径小于外环形肋板围成的圆的直径，上端盖上的内环形肋板和外环形肋板的圆心为上端盖的中心，下端盖上的内环形肋板和外环形肋板的圆心为下端盖的中心，上端盖的中心与下端盖的中心均在中间筒身的轴线上；在内环形肋板和外环形肋板之间以及外环形肋板外侧均等角度轮辐式布置有直肋板，即：内环形肋板和外环形肋板之间沿径向均匀焊接有12根直肋板，外环形肋板的外侧沿径向均匀焊接有24根直肋板。