[实用新型]一种高地温隧道围岩与风流传热的试验装置有效
申请号: | 201621266463.3 | 申请日: | 2016-11-21 |
公开(公告)号: | CN206161574U | 公开(公告)日: | 2017-05-10 |
发明(设计)人: | 曾艳华;白赟;刘科麟;严晓楠;杨宗贤 | 申请(专利权)人: | 西南交通大学 |
主分类号: | G01N25/20 | 分类号: | G01N25/20 |
代理公司: | 成都行之专利代理事务所(普通合伙)51220 | 代理人: | 郭受刚 |
地址: | 610000*** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 地温 隧道 围岩 风流 传热 试验装置 | ||
技术领域
本实用新型涉及一种试验装置,具体涉及一种高地温隧道围岩与风流传热的试验装置。
背景技术
近年来,伴随我国国民经济的快速发展,铁路、公路建设规模不断扩大。在建设标准不断提高的同时,诞生了越来越多、越来越长的铁路隧道和公路隧道。在铁路隧道方面,根据铁路“十二五”规划,铁路系统将加快转变铁路发展模式,提升现代化水平,建设与经济社会发展基本适应的铁路网,到2015年,运营里程达到12万公里,截至2014年底,我国铁路运营总里程已突破11万公里,其中高铁运营总里程超过1.5万公里;在公路建设方面,截止2008年底,我国已通车高速公路里程突破了6万公里,其中特长(长度大于3000m)公路隧道达96座。在这些交通隧道中,有相当大一部分属于大埋深的越岭型特长交通隧道。在我国交通隧道建设向着埋深越来越大、长度越来越长的方向发展的同时,高地温隧道大量涌现。如何有效防止高温热害问题,一直是隧道建设及运营中关注的重大技术问题。
根据国内外研究报导,高地温对隧道工程的不利影响主要表现在:1、恶化施工作业环境,降低劳动生产率,并严重威胁到施工人员的健康和安全;2、影响施工及建筑材料的选取,如耐高温炸药、止水带、排水盲管及防水板等;3、产生的附加温度应力可能引起衬砌开裂,对衬砌结构的安全及耐久性不利;4、隧道内的高温高湿将导致机械设备的工作条件恶化、效率降低、故障增多;5、隧道运营时养护维修困难,增大运营成本;6、隧道内发生火灾时,高地温会增加救援难度。
一般来说,地温超过30℃时,称为高地温。隧道越长、埋深越大,高地温问题越严重。从国内外高地温隧道实践情况来看,当原始岩温达到35℃、湿度达到80%时,深埋隧道中的高地温问题已非常严重。鉴于高地温对隧道施工及运营的危害性,研究高地温围岩温度场发展规律以及通风对高地温隧道温度场的降温规律对控制高地温隧道运营环境的温度具有重要指导意义。
在高地温研究方面,由于工程实例较少,研究成果不多,且主要体现在高地温的预测方面,而对于高地温隧道温度场的研究方法包括现场监测、理论研究和模型试验三种,目前的研究主要集中在现场监测和理论研究两方面,模型试验这一方面的研究尚为不足。
实用新型内容
本实用新型所要解决的是针对高地温隧道温度场的研究方法包括现场监测、理论研究和模型试验三种,而现有高地温研究主要集中在现场监测和理论研究两方面,模型试验这一方面的研究尚为不足的问题,目的在于提供一种高地温隧道围岩与风流传热的试验装置。
本实用新型通过下述技术方案实现:
一种高地温隧道围岩与风流传热的试验装置,包括试验平台主体和温度测量系统,所述试验平台主体包括挡土围墙、填充于挡土围墙内的人工填土和设置于人工填土内的隧道,所述试验平台主体还包括风机和加热系统,所述风机用于将空气由隧道口注入隧道,所述加热系统用于对人工填土进行加热;所述温度测量系统包括温度测量装置、数据采集器和数据分析仪,温度测量装置的输出端与数据采集器的输入端相连,数据采集器的输出端和数据分析仪的输入端相连,所述温度测量装置用于测量隧道内和人工填土内的温度。本实用新型为专门针对研究高地温隧道围岩与风流传热的试验装置,是一种模型试验装置,通过设置风机和加热系统,可以研究模拟高地温隧道的温度场,可以为相似情形下高地温隧道的温度场研究提供试验平台支持,通过改变风机的风速,可以研究不同的风速对高地温隧道温度场的影响。
进一步地,所述加热系统包括多根电热管和多块钢板,所述电热管的数量与钢板的数量相等,电热管固定于钢板上,钢板设置于挡土围墙与人工填土之间,且钢板外侧紧贴挡土围墙。通过对电热管通电加热,可以对人工填土进行加热,实现模拟高地温隧道围岩环境。
进一步地,所述电热管蜿蜒固定于钢板上。将电热管设置为蜿蜒螺旋型,可以加大电热管与试验平台主体的接触面积,增强加热效果,提高加热效率,也可以使热量传递更加均匀。
进一步地,还包括温控系统,所述温控系统包括第一温度探头和控电箱,所述第一温度探头设置于人工填土中,且第一温度探头与钢板的之间的距离和与隧道中心线之间的距离相等,第一温度探头用于采集温度信号并将温度信号传递给控电箱,控电箱用于接收第一温度探头的温度信号并根据温度信号控制电热管的断电或供电。设置温控系统,当第一温度探头检测到的温度值大于控电箱的预设值,控电箱会使电热管自动断电,使电热管停止加热,当第一温度探头检测到的温度值小于控电箱的预设值,控电箱自动为电热管供电,使电热管开始加热,通过改变控电箱的预设值,可以模拟不同温度条件下风速对高地温隧道温度场的影响。
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