[发明专利]围岩试样非均匀冻胀变形环境模拟装置及检测系统

说明书

本公开涉及一种围岩试样非均匀冻胀变形环境模拟装置及检测系统，本公开的围岩试样非均匀冻胀变形环境模拟装置包括两个温度模拟组件；温度模拟组件包括恒温管组，恒温管组包括多个沿围岩试样的径向间隔分布的恒温管；且沿围岩试样的径向，恒温管内的冷却液的温度递增或递减，相邻的两个恒温管之间的温差值处处相等；两个温度模拟组件中的恒温管在围岩试样的轴向上一一对应设置；在围岩试样的轴向上，两个相对设置的恒温管内的冷却液的温度不相等；且位于围岩试样的径向上的不同位置处的两个恒温管内的冷却液的温差相等。本公开的围岩试样非均匀冻胀变形环境模拟装置能够较为准确地模拟出围岩试样形成非均匀冻胀变形时所处的隧道环境。

技术领域

本公开涉及岩土工程检测技术领域，尤其涉及一种围岩试样非均匀冻胀变形环境模拟装置及检测系统。

背景技术

目前，我国西部和东北等寒冷地区的交通网络建设较快，寒冷地区特有的冻害问题严重影响隧道的安全稳定运营，其中，由于隧道围岩冻胀变形引起的衬砌开裂、剥落及掉块等问题尤为常见。抗冻设计是寒区隧道预防冻害的主要措施之一，围岩非均匀冻胀变形作用在隧道衬砌表面的冻胀变形压力是进行合理抗冻设计的主要依据。因此，为了有效预防寒区隧道冻害的发生，对寒区隧道围岩的非均匀冻胀变形研究是解决隧道抗冻设计问题的前提。

在相关技术中，采取的围岩试样冻胀变形环境模拟装置通常只能模拟出围岩试样在一个方向上形成的非均匀冻胀变形时所处的环境，然而，在实际的隧道环境中，围岩的非均匀冻胀变形在两个方向上都存在。

因此，上述的环境模拟装置无法准确地模拟出围岩试样形成非均匀冻胀变形时的隧道环境，影响对隧道的抗冻设计。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供一种围岩试样非均匀冻胀变形环境模拟装置及检测系统，能够较为准确地模拟出围岩试样形成非均匀冻胀变形时所处的隧道环境。

一方面，本公开提供一种围岩试样非均匀冻胀变形环境模拟装置，包括两个用于夹设围岩试样的温度模拟组件，两个温度模拟组件的排布方向与围岩试样的轴向一致；温度模拟组件包括恒温管组，恒温管组包括多个沿围岩试样的径向间隔分布的恒温管，恒温管内填充有冷却液；且沿围岩试样的径向，恒温管内的冷却液的温度递增或递减，相邻的两个恒温管之间的温差值处处相等；两个温度模拟组件中的恒温管在围岩试样的轴向上一一对应设置；在围岩试样的轴向上，两个相对设置的恒温管内的冷却液的温度不相等；且位于围岩试样的径向上的不同位置处的两个恒温管内的冷却液的温差相等。

可选的，温度模拟组件还包括接触件，恒温管组均设置于接触件的背离围岩试样的一端，接触件的面向围岩试样的一端用于与围岩试样的沿围岩试样轴向的一侧抵接。

可选的，接触件为板状件，且接触件的板面的延伸方向与围岩试样的径向一致，接触件板面的延伸方向包括互相垂直的第一延伸方向和第二延伸方向；恒温管包括第一管段、第二管段、多个第三管段、第四管段、两个连接管段和多个弯接管段；第一管段、第二管段、多个第三管段和第四管段沿第一延伸方向依次间隔分布，第一管段、第二管段、第三管段和第四管段的延伸方向均与第二延伸方向一致；两个连接管段沿第二延伸方向间隔分布，且一个连接管段连接于第一管段的第一端与第二管段的第一端之间；第四管段的第一端与靠近第四管段的一个第三管段的端部之间通过弯接管段连接，另一个连接管段连接于第一管段的第二端与第四管段的第二端之间；第二管段的第二端与靠近第二管段的一个第三管段的端部之间通过弯接管段连接。

可选的，温度模拟组件还包括多个沿接触件板面的延伸方向分布的温度调整单元，温度调整单元与恒温管一一对应设置，温度调整单元用于控制对应的恒温管内的冷却液的温度，以使恒温管内的冷却液温度维持一预设固定值。

可选的，温度调整单元为低温水浴槽；恒温管连通对应的低温水浴槽。

可选的，本公开提供的围岩试样非均匀冻胀变形环境模拟装置还包括保温件，保温件用于沿围岩试样的周向包裹围岩试样。