[实用新型]一种实现高地温隧道衬砌力学与隔热性能测定的装置

说明书

本装置是一种实现高地温隧道衬砌力学与隔热性能测定的装置，包括油压控制装置和温度测量装置、加热装置、动态应变仪、衬砌模型以及用于衬砌模型制作的模具。通过油压控制系统实现对围压应力场的模拟，通过加热装置实现对围岩温度环境的模拟，通过温度测量仪测出衬砌内外壁的温度以获得相应参数，再通过动态应变仪记录应变值，最后经过数据处理计算得出导热系数，实现测定衬砌材料的力学与隔热性能的目的。本设计成本低、实用性强，操作简单，可应用于高地温环境下隧道检测。

技术领域

本发明专利涉及衬砌材料力学与隔热性能测定以及衬砌材料优化选择的应用技术领域，具体为一种实现高地温隧道衬砌力学与隔热性能测定的装置。

背景技术

近年来，随着国家“十三五规划”的正式提出，全国各地尤其是中西部地区的交通基础设施正在逐渐完善。相应的，我国将会出现大量长大的深浅埋隧道，据此，隧道横穿地层的复杂程度将会加剧，在设计与施工过程中将会面临诸多地质问题，特别是在高地温条件下，施工环境恶劣，隔热衬砌材料的研究与选择有待优化。

目前，针对材料隔热性能的测试仪器很有限，特别是针对适用于处于高地温、高地应力环境下的衬砌材料的隔热性能的研究几乎处于空白状态。国内外针对高地温隧道研究通常侧重于温度分布特征的分析和地温场的模拟，而对于高地温隧道衬砌使用的耐久性、安全性以及衬砌结构设计的研究非常少。国内外还没有针对高地温、高地应力环境下隧道衬砌应力—应变关系的研究，不能不说是一个遗憾。

发明内容

本发明专利目的在于提供一种适用于处于高地温、高地应力环境下隧道衬砌材料的力学与隔热性能测定的装置，以对衬砌材料进行优化选择、设计，进而解决上述背景问题。

为实现上述目的，本发明方案如下：一种实现高地温隧道衬砌力学与隔热性能测定的装置，包括油压控制装置和温度测量装置、动态应变仪、加热装置、衬砌模型以及用于衬砌模型制作的模具。油压控制装置包括油压螺旋阀和油箱；温度测量装置包括温度电流变送器、热电偶传感器、导线、电位差计；加热装置包括稳定电源、稳压器、电流表、电压表、导线、调压器、电炉加热器；衬砌模型包括钢条、衬砌试件、隔油膜、合金材料；用于衬砌模型制作的模具尺寸是在参考了普遍情况隧道衬砌尺寸的情况下，将其按照25:1的比例缩小所确定。所述油压控制装置通过导管连接仪器主体部分，位于舱箱外面；所述温度测量装置在位于舱箱内，通过热电偶传感器链接衬砌试件内外壁；所述动态应变仪位于衬砌模型左下侧，高温应变片焊接于拱顶位置处钢条上；所述加热装置的电炉加热器部分位于衬砌模型内部；所述衬砌模型设置于舱箱的中央；所述用于衬砌模型制作的等比例模具独立于仪器之外，用于试件的制作的养护。循环导管采用不锈耐酸钢,主体材料包括普通钢、镍、铬、钼，用于连接衬砌试件模型和油箱。衬砌试件模型最外侧采用1cm厚度的镀铝锌钢板，合金与隔油膜之间填充HR液压油，通过油压螺旋阀来控制加压。衬砌试件内侧支撑钢条尺寸：4X4X100cm，分别设置在两侧拱肩、拱腰以及拱顶位置，构成一个等腰梯形，保证衬砌试件的稳定。衬砌试件尺寸，高度32cm，内壁最大宽度52cm，外壁最大宽度56cm，展深度100cm。隔油膜采用耐高温性能好的高密度聚乙烯。温度测量装置由热电偶传感器、导线、温度电流变送器、电位差计组成，需要镍铬热电偶两只(测外壁温度)，镍硅热电偶两只(测内壁温度电流变送器温度)，使用时需用电烙铁将其焊接在试件上，然后通过导线利用温度电流变送器将热电偶信号传递至电位差计，从而读出温度数值。仪器舱箱装置采用1cm厚度的不锈钢板，内侧涂装聚氨酯泡沫用于隔热。用于衬砌模型制作的等比例模具高度32cm，最大宽度58cm，延展深度100cm，材料为低碳钢油压控制装置采用螺纹插装阀。

附图说明

图1为本实用新型的装置模型图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明进行完整、详细的说明，显然，所描述的实例仅仅是本实用新型的一部分，基于本实用新型的一部分，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动下所获得的其他实施例，都属于本实用新型的保护范畴。