[发明专利]一种高地温围岩隧道结构模拟试验装置

权利要求书

1.一种高地温围岩隧道结构模拟试验装置，其特征在于，包括：地层模拟系统、隧道结构模拟系统(20)、高地温模拟系统以及数据采集系统；

所述地层模拟系统包括地温产生筒(11)、以及分别设置在所述地温产生筒(11)底端和顶端的隔热底座(12)和隔热顶盖(13)；所述地温产生筒(11)设有隔热外层(14)和导热内层(15)，所述隔热外层(14)和所述导热内层(15)之间设有填充层(16)；

所述隧道结构模拟系统(20)放置在所述地温产生筒(11)内，并且所述隧道结构模拟系统(20)与所述导热内层(15)之间设有围岩模拟层(40)；

所述高地温模拟系统包括电源以及与所述电源电连接的电阻丝格栅(31)，所述电阻丝格栅(31)埋设在所述填充层(16)中；

所述数据采集系统分别与所述围岩模拟层(40)以及所述隧道结构模拟系统(20)连接。

2.根据权利要求1所述的高地温围岩隧道结构模拟试验装置，其特征在于，所述隧道结构模拟系统(20)包括从外到内依次设置的初期支护(21)和二次衬砌(23)；所述隧道结构模拟系统(20)还包括隔热层(24)，所述隔热层(24)设置在所述初期支护(21)与所述二次衬砌(23)之间或者设置在所述二次衬砌(23)的内侧。

3.根据权利要求2所述的高地温围岩隧道结构模拟试验装置，其特征在于，所述数据采集系统包括分别与数据采集计算器通信连接的热通量板(51)、多个第一温度传感器(52)和多个第二温度传感器(53)；所述热通量板(51)设置在所述导热内层(15)的内侧，所述围岩模拟层(40)设置在所述热通量板(51)与所述隧道结构模拟系统(20)之间；所述第一温度传感器(52)埋设在所述围岩模拟层(40)中，所述第二温度传感器(53)设置在所述初期支护(21)、二次衬砌(23)以及隔热层(24)上。

4.根据权利要求3所述的高地温围岩隧道结构模拟试验装置，其特征在于，还包括渗流模拟系统；所述渗流模拟系统包括：输水装置以及水管组件(60)，所述水管组件(60)与所述围岩模拟层(40)连通。

5.根据权利要求4所述的高地温围岩隧道结构模拟试验装置，其特征在于，所述水管组件(60)包括主管(61)、多根径向送水管(62)以及多根竖向渗流管(63)；所述主管(61)与所述输水装置连通；所有径向水管(62)位于同一平面并设置在所述隔热底座(12)内，所有径向送水管(62)形成分布圆，所有径向送水管(62)沿所述分布圆的径向间隔排列，所述径向送水管(62)的一端靠近分布圆圆心并与所述主管(61)连通，所述径向送水管(62)的另一端分别与所述竖向渗流管(63)连通；所述竖向渗流管(63)的侧壁设有多个小孔，所述竖向渗流管(63)靠近所述导热内层(15)。

6.根据权利要求5所述的高地温围岩隧道结构模拟试验装置，其特征在于，所述输水装置设有调节水温的温控系统，所述主管(61)设有流量控制器。

7.根据权利要求6所述的高地温围岩隧道结构模拟试验装置，其特征在于，所述初期支护(21)设有连通其内外侧的透水孔，所述初期支护(21)与所述二次衬砌(23)之间设有透水层(22)。

8.根据权利要求7所述的高地温围岩隧道结构模拟试验装置，其特征在于，所述数据采集系统还包括埋设与所述围岩模拟层(40)内的多个流速传感器(54)和多个流量传感器(55)，所述流速传感器(54)和所述流量传感器分别与数据采集计算器通信连接；多个第一温度传感器(52)、多个流速传感器(54)和多个流量传感器(55)分别沿所述围岩模拟层(40)的径向均匀间隔设置，并且三种传感器环向间隔60°设置。

9.根据权利要求1所述的高地温围岩隧道结构模拟试验装置，其特征在于，所述地层模拟系统还包括设置在所述地温产生筒(11)内的网筛(17)，所述网筛(17)与所述隔热底座(12)连接，所述隧道结构模拟系统(20)置于所述网筛(17)内并与所述网筛(17)接触。

10.根据权利要求1至9任一项所述的高地温围岩隧道结构模拟试验装置，其特征在于，所述高地温模拟系统还包括与所述电阻丝格栅(31)连接的温度控制器。