[实用新型]一种寒区短隧道入口降温测定模型

说明书

本实用新型公开了一种寒区短隧道入口降温测定模型，涉及室内模型试验技术领域。该测试模型包括模型箱体、隧道模型、模拟气流系统、测量传感系统及模拟隧道掘进系统。本实用新型的有益效果在于：本实用新型可以模拟寒区短跨度隧道入口的具体环境，针对性强，并且能够进行不同气流速度、不同初始温度下的隧道降温测试，装置安装简便，便于实施，测试精度较高，为寒区短隧道隧道的设计提供依据。

技术领域

本实用新型主要涉及室内模型试验技术领域，具体是一种寒区短隧道入口降温测定模型。

背景技术

根据统计，在地域广阔，地形多样的中国，共有一半以上的国土都属于寒区，寒区是指表土层的年冻结深度大于800mm的地区，主要包括多年冻土区和季节性冻土区两种类型，分别占国土面积的20％和55％，而这些地区中很大一部分是分布在西部和东北地区。由于寒区铁路的修建，大大加速了人们对寒区工程的认识，但这类隧道更容易出现夏季温度升高时衬砌开裂、剥落、道床冒水及积水等一系列病害。

在隧道设计前，需要测量隧道所在寒区的具体环境夏季时不同气流温度下隧道内温度变化曲线及不同地温下隧道内壁温升曲线，从而为寒区隧道冻土条件下修建隧道的温度机制行为以及隧道围岩的冻土热稳定性进行测试和研究提供依据。目前，相关的寒区隧道降温模拟试验装置结构复杂，体积较大，操作繁琐，虽然能够对隧道和保温结构进行模拟，但对于多因素影响下复杂环境中的温度边界控制不力，针对性差，不能有效再现寒区隧道的真实具体环境，实验结果误差大。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型结合现有技术，从实际应用出发，提供了一种专门针对寒区短隧道入口环境下的寒区短隧道入口降温测定模型及其测试方法，它不仅可以模拟寒区短跨度隧道入口的具体环境，针对性强，而且能够进行不同气流速度、不同初始温度下的隧道降温测试，装置安装简便、测试精度较高。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种寒区短隧道入口降温测定模型，包括模型箱体、隧道模型、模拟气流系统、测量传感系统及模拟隧道掘进系统，所述模型箱体内设置隧道模型，所述隧道模型包括隧道壁，所述隧道壁的端部与模型箱体侧壁固定连接，所述模型箱体侧壁与隧道内壁之间形成隧道，所述测量传感系统包括第一温度传感器、显示器和供电电源，所述第一温度传感器为多个，多个所述第一温度传感器沿隧道壁横断面分布，所述第一温度传感器位于隧道入口位置处，所述模拟隧道掘进系统包括绝热板，所述绝热板与隧道壁内壁相适应，所述绝热板上设置传力杆，所述模型箱体侧壁上设置通孔，所述传力杆一端穿过通孔位于模型箱体外部，所述绝热板通过传力杆与模型箱体侧壁滑动，所述模型箱体侧壁上设置隧道模型导气管，所述隧道模型导气管一端与模拟气流系统相连接，所述模型箱体内填充岩土材料，所述岩土材料围绕在隧道壁外壁上。

本测定模型还包括地温模拟系统，所述地温模拟系统位于模型箱体底壁位置处，所述模型箱体底壁内部设置空腔，所述模型箱体底壁侧面设置地温冷浴入口和地温冷浴出口，所述地温冷浴入口和地温冷浴出口均与空腔相通。

所述隧道模型入口设置导气流口，所述导气流口为外大内小的异形口，呈喇叭状，所述第一温度传感器位于导气流口与隧道常规入口的连接位置处。

所述模拟气流系统包括气泵，所述气泵一侧设置第一气泵导气管，所述第一气泵导气管一侧设置降温装置，所述降温装置一侧设置第二气泵导气管，所述第二气泵导气管与隧道模型导气管相连接。

所述第一温度传感器沿横向与纵向设置若干第二温度传感器。

所述传力杆为螺纹杆，所述传力杆与绝热板之间螺纹连接。

所述绝热板为表面包裹绝热锡纸的聚氨酯复合板。

所述模型箱体为透明模型箱体。

所述第一气泵导气管上设置气泵压力表，所述第二气泵导气管道上设置阀门。