[发明专利]能源桩试验监测系统及测试方法

权利要求书

1.能源桩试验监测系统，其特征在于，包括能源桩桩体、加载装置、桩顶位移测试装置、循环温控装置、数据采集装置和岩土热响应测试装置；

所述能源桩桩体顶部为桩帽，所述加载装置包括千斤顶和反力架，所述反力架包括顶盘和锚桩，所述千斤顶的底部与所述桩帽顶部接触，所述千斤顶顶部顶在所述顶盘下表面，所述桩帽上设置有所述桩顶位移测试装置；

所述岩土热响应测试装置包含循环管路，所述循环管路上具有进液口和出液口；

所述循环温控装置包括保温箱、升降温器、换热管和节流阀，所述升降温器设置在所述保温箱内，所述换热管包括换热内管和换热外管，所述换热内管和所述换热外管相互连通，所述换热内管设置于所述能源桩桩体内，至少部分所述换热外管从所述能源桩桩体向外延伸与所述进液口连接，至少部分所述换热外管从所述能源桩桩体向外延伸进入所述保温箱内，至少部分所述换热外管连通所述出液口与所述保温箱，所述节流阀设置在所述换热管上；

所述数据采集装置包括光纤传感器、温度传感器、压力传感器和土压力盒传感器，所述光纤传感器设置在所述能源桩桩体内侧，所述温度传感器设置于所述进液口和所述出液口处，所述压力传感器设置在所述千斤顶顶部，所述土压力盒传感器设置在所述能源桩桩体底部；

所述能源桩试验监测系统还包括换热管转换装置，所述换热管转换装置设置在所述换热内管分别与所述进液口和所述保温箱连接的所述换热外管上，所述能源桩桩体内设置有至少两组换热管，所述换热管转换装置包括总阀门、并联阀门和串联阀门。

2.如权利要求1所述能源桩试验监测系统，其特征在于，所述能源桩桩体内设置有三组换热管，所述能源桩桩体外径为800mm，所述换热管直径为25mm。

3.如权利要求1所述能源桩试验监测系统，其特征在于，所述千斤顶设置在所述桩帽顶部中心。

4.如权利要求1所述能源桩试验监测系统，其特征在于，所述反力架还包括底座，所述能源桩桩体底部放置在所述底座上，所述锚桩连接所述底座和所述顶盘。

5.如权利要求1所述能源桩试验监测系统，其特征在于，所述桩顶位移测试装置包括至少一个千分表，所述千分表分别设置在所述桩帽四角位置。

6.如权利要求1所述能源桩试验监测系统，其特征在于，所述岩土热响应测试装置还包含泵、加热器、流量计、膨胀液箱、排气管、阀门和压力表，所述泵、加热器、流量计、阀门和压力表分别设置在所述循环管路上，所述膨胀液箱和所述排气管分别与所述循环管路连通。

7.利用如权利要求6所述能源桩试验监测系统进行岩土导热系数测试实验的方法，包括以下步骤：

步骤1，向所述岩土热响应测试装置中通入循环液，将所述岩土热响应测试装置中的气体排出，通过调节所述阀门将所述泵流量调至最大；

步骤2，关闭所述加热器，打开所述泵，控制所述流量计和所述节流阀来调节循环液的流速为固定值，当所述温度传感器显示的温度稳定后，将所述岩土热响应测试装置进液口和出液口温度的平均值作为初始平均温度；

步骤3，开启所述加热器，调节所述阀门到实验所需值，所述数据采集装置每隔1分钟采集一次数据，根据所采集的数据计算岩土导热系数。

8.利用如权利要求6所述能源桩试验监测系统的测试方法，包括以下步骤：

步骤1，向保温箱中通入循环液，通过所述升降温器调控所述保温箱中循环液的温度；

步骤2，关闭所述加热器，打开所述泵，控制所述流量计和所述节流阀来调节循环液的流速为固定值；

步骤3，比较固定流速下不同温度荷载对所述能源桩桩体的影响；

步骤4，改变流速数值，重复步骤3，比较不同流速下所述换热管的换热效率以及温度荷载对所述能源桩桩体的影响。

9.如权利要求8所述测试方法，其特征在于，步骤2还包括控制所述换热管转换装置转换所述换热管的连通型式的步骤；在步骤3中，比较所述固定流速下不同连通型式和不同温度荷载对所述能源桩桩体的影响；在步骤4中，选择所述换热管的换热效率最高的连通型式，改变循环液流速，比较不同流速下所述换热管的换热效率以及不同温度荷载对所述能源桩桩体的影响。