高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統技術方案

本發明專利技術提供了一種高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統，能夠模擬高地溫在溫度驟降作用對圍巖-襯砌溫度場、應力場變化規律的試驗，包括：高地溫引水隧洞相似材料模型系統，包括原巖和位于原巖內的襯砌模型；數據采集系統，包括電腦，與電腦相連的靜態應變測試系統，與靜態應變測試系統相連的溫度記錄儀，位于原巖內的溫度傳感器和位于襯砌模型內的預置應變片載體；所述溫度傳感器與溫度記錄儀相連，所述預置應變片載體與靜態應變測試系統相連；恒溫循環供熱裝置，包括位于原巖四周的智能溫控循環水加熱器；圍壓模擬裝置，包括位于原巖四周的圍巖壓力板和與圍巖壓力板外表面接觸的千斤頂，所述千斤頂能夠推動圍巖壓力板給原巖施壓；保溫裝置。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種引水隧洞模型試驗裝置，尤其是一種高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統。
技術介紹
我國目前高地溫引水隧洞主要集中與西部，尤其是新疆和西藏地區，其河水的主要來源是雪山融水，水溫很低，通水過程中會引起圍巖-襯砌結構溫度驟降，使得結構內外形成較大溫差，導致其結構內部產生張拉裂隙，由此對引水隧洞產生很大危害。對高地溫引水隧洞而言，由于溫降速率不同，尤其是冷水引發的圍巖溫度驟降情況下的圍巖破裂機理試驗還較少被關注。因此，可以通過室內模型試驗來模擬實際工況的環境來研究其變化規律。
技術實現思路
本專利技術提供了一種高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統，能夠模擬高地溫在溫度驟降作用對圍巖-襯砌溫度場、應力場變化規律的試驗。實現本專利技術目的的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統，包括：高地溫引水隧洞相似材料模型系統，包括原巖和位于原巖內的襯砌模型；數據采集系統，包括電腦，與電腦相連的靜態應變測試系統，與靜態應變測試系統相連的溫度記錄儀，位于原巖內的溫度傳感器和位于襯砌模型內的預置應變片載體；所述溫度傳感器與溫度記錄儀相連，所述預置應變片載體與靜態應變測試系統相連；恒溫循環供熱裝置，包括位于原巖四周的智能溫控循環水加熱器；圍壓模擬裝置，包括位于原巖四周的圍巖壓力板和與圍巖壓力板外表面接觸的千斤頂，所述千斤頂能夠推動圍巖壓力板給原巖施壓；r>保溫裝置，包括位于原巖外部的保溫裝置箱體，填充在保溫裝置箱體內的保溫材料。所述襯砌模型的材料配比是經過大量正交試驗且滿足符合實際工況的配和比。所述智能溫控循環水加熱器包括循環恒溫加熱系統和位于原巖四周的儲水箱體，所述循環恒溫加熱系統的進水管和出水管分別與儲水箱體相通。所述儲水箱體的中部設有通孔，所述圍巖壓力板位于儲水箱體與原巖之間，所述千斤頂通過通孔接觸圍巖壓力板，進行施壓。所述儲水箱體為四個，分別位于原巖的四周，所述循環恒溫加熱系統設有四個進水管和四個出水管，每個儲水箱體上都連接有一個進水管和一個出水管；所述圍巖壓力板也為四個，所述圍巖壓力板的外表面分別設有至少一個千斤頂。本專利技術的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統的有益效果如下：本專利技術的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統，采用自動智能電腦數據采集系統，操作簡單，安全性高，數據準確。本裝置的恒溫循環電熱水供熱裝置，可以實現實時溫度智能控制，根據具體工況設定不同溫度。本裝置的圍巖相似供熱箱體裝置，對圍巖-襯砌相似材料模型可以實現全方位接觸恒定恒溫供熱。溫度計顯示箱體內部水的溫度，排氣閥調節內部氣壓，排水閥排掉箱體水。千斤頂提供壓力來模擬巖體的圍壓。本試驗裝置支持模擬高地溫在溫度驟降作用對圍巖-襯砌溫度場、應力場變化規律的試驗。附圖說明圖1為本專利技術的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統的結構示意圖。具體實施方式實施例1如圖1所示，本專利技術的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統，包括：高地溫引水隧洞相似材料模型系統，包括原巖7和位于原巖7內的襯砌模型6；數據采集系統，包括電腦10，與電腦10相連的靜態應變測試系統11，與靜態應變測試系統11相連的溫度記錄儀12，位于原巖7內的溫度傳感器4和位于襯砌模型6內的預置應變片載體14；所述溫度傳感器4與溫度記錄儀12相連，所述預置應變片載體14與靜態應變測試系統11相連；恒溫循環供熱裝置，包括位于原巖7四周的智能溫控循環水加熱器；圍壓模擬裝置，包括位于原巖7四周的圍巖壓力板9和與圍巖壓力板9外表面接觸的千斤頂3，所述千斤頂3能夠推動圍巖壓力板9給原巖7施壓；保溫裝置，包括位于原巖7外部的保溫裝置箱體15，填充在保溫裝置箱體15內的保溫材料5。所述襯砌模型6和原巖7的材料配比是經過大量正交試驗且滿足符合實際工況的配和比。實施例2：如圖1所示，本實施例的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統與實施例1的基本結構和原理相同，不同的是：所述智能溫控循環水加熱器包括循環恒溫加熱系統13和位于原巖7四周的儲水箱體8，所述循環恒溫加熱系統13的進水管1和出水管2分別與儲水箱體8相通。所述儲水箱體8的中部設有通孔，所述圍巖壓力板9位于儲水箱體8與原巖7之間，所述千斤頂3通過通孔接觸圍巖壓力板9，進行施壓。所述儲水箱體8為四個，分別位于原巖7的四周，所述循環恒溫加熱系統13設有四個進水管1和四個出水管2，每個儲水箱體8上都連接有一個進水管和一個出水管；所述圍巖壓力板9也為四個，所述圍巖壓力板9的外表面分別設有至少一個千斤頂3。本專利技術的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統工作原理如下：襯砌模型內部設有預置應變片載體，另一端連接靜態應變采集系統，采集由溫度驟降引起結構應力、應變、溫度變化的數據。原巖內布置溫度傳感器，另一端連接溫度記錄儀，檢測原巖內部的實際溫度值。儲水箱體的進出水口分別連接循環恒溫加熱系統，當系統開始工作時，通過控制調節該加熱系統的設置溫度，實現模擬不同工況下的高地溫。通過調節千斤頂模擬原巖圍巖的壓力。模型加溫后溫度達到恒定，便可進行通冷水試驗，收集記錄數據。上面所述的實施例僅僅是對本專利技術的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本專利技術設計精神前提下，本領域普通工程技術人員對本專利技術技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本專利技術的權利要求書確定的保護范圍內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統，包括：高地溫引水隧洞相似材料模型系統，包括原巖和位于原巖內的襯砌模型；數據采集系統，包括電腦，與電腦相連的靜態應變測試系統，與靜態應變測試系統相連的溫度記錄儀，位于原巖內的溫度傳感器和位于襯砌模型內的預置應變片載體；所述溫度傳感器與溫度記錄儀相連，所述預置應變片載體與靜態應變測試系統相連；恒溫循環供熱裝置，包括位于原巖四周的智能溫控循環水加熱器；圍壓模擬裝置，包括位于原巖四周的圍巖壓力板和與圍巖壓力板外表面接觸的千斤頂，所述千斤頂能夠推動圍巖壓力板給原巖施壓；保溫裝置，包括位于原巖外部的保溫裝置箱體，填充在保溫裝置箱體內的保溫材料。

【技術特征摘要】
1.高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材料的模型試驗系統，包括：
高地溫引水隧洞相似材料模型系統，包括原巖和位于原巖內的襯砌模型；
數據采集系統，包括電腦，與電腦相連的靜態應變測試系統，與靜態應變
測試系統相連的溫度記錄儀，位于原巖內的溫度傳感器和位于襯砌模型內的預
置應變片載體；所述溫度傳感器與溫度記錄儀相連，所述預置應變片載體與靜
態應變測試系統相連；
恒溫循環供熱裝置，包括位于原巖四周的智能溫控循環水加熱器；
圍壓模擬裝置，包括位于原巖四周的圍巖壓力板和與圍巖壓力板外表面接
觸的千斤頂，所述千斤頂能夠推動圍巖壓力板給原巖施壓；
保溫裝置，包括位于原巖外部的保溫裝置箱體，填充在保溫裝置箱體內的
保溫材料。
2.根據權利要求1所述的高地溫引水隧洞圍巖、襯砌結構等材...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宿輝，馬飛，屈春來，馬秋娟，段宇，黃順，
申請(專利權)人：河北工程大學，
類型：發明
國別省市：河北;13