[发明专利]破碎岩体宏观热物性参数的测试系统与方法

权利要求书

1.一种岩体热物性参数的现场测试系统，其特征是：钻孔将加热棒（1）埋入在岩体内，加热棒（1）与恒功率电源连接，在加热棒（1）周围岩体的不同位置布置有多个测量钻孔（3），测量孔（3）内设有温度传感器（5），所述的加热棒（1）和温度传感器（5）还与温度—时间记录仪（6）连接。

2.根据权利要求1所述的一种岩体热物性参数的现场测试系统，其特征是：所述的测量孔（3）内设有多个温度传感器（5）。

3.根据权利要求2所述的一种岩体热物性参数的现场测试系统，其特征是：所述的多个温度传感器（5）在测量孔（3）内均布。

4.一种采用权利要求1-3所述的系统获取岩体热物性参数的方法，其特征是包括以下步骤：

一、在岩体中钻孔埋设加热棒（1），以恒定功率加热岩体；

二、在岩体不同位置埋设温度传感器（5），记录不同时刻下岩体的温度响应（温度-时间曲线）；

三、用实测岩体的温度-时间曲线拟合测试系统的传热模型求得岩体的热物性参数；

通过上述步骤获得岩体热物性参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是：在测试开始前读取环境气温及不同深度处的围岩温度，并设定加热棒（1）的功率。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征是：测试开始后定时读取测温孔内温度传感器的读数。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征是采用以下的传热模型：

假定介质的热物性参数为(λ_ini,α_ini)，根据下式计算岩体中相应位置在t_i时刻的温度响应T_cal(t_i)；

Tcal=T0+q4πλ∫0H(erfc[r2+(z-h)22αt]r2+(z-h)2-erfc[r2+(z+h)22αt]r2+(z+h)2)dh;]]>

其中erfc（x）是余误差函数，为：

erfc(x)=1-2π∫0xexp(-u2)du;]]>

式中：r为M点与电热棒的水平距离；

z为M点与地表的距离；

T₀为M点的初始温度；

T_cal为t时刻的温度值；

λ为介质的导热系数(W/m*K)；

a为介质的热扩散系数（m²/s）。