[实用新型]寒区隧道室内试验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于隧道防冻领域，涉及一种室内试验装置，具体涉及一种寒区隧道室内试验装置。

背景技术

寒冷地区隧道普遍发生衬砌开裂、剥落、挂冰和路面冒水、结冰等病害，大大弱化了隧道的使用功能，严重威胁着行车安全，养护治理都十分困难。防止冻害对隧道使用功能的弱化，对围岩冻胀的处理从环境温度入手，为寒区隧道铺设保温层，使围岩温度达不到围岩冻胀所需的条件，进而防止寒区隧道冻害。国内外研究者对于防冻保温层的计算方法归纳起来有解析计算法和有限元模拟法，尚未有关模型试验法的资料。依据相似理论，通过自制大型试验模型对各种工况下隧道设计进行室内模拟，用试验法得出隧道防冻保温层设计参数。

在隧道防冻技术领域，当前需迫切解决的一个技术问题是提供一种适应范围广、自动化程度高，并且可以模拟各种工况的室内实验模型得出寒区隧道保温层的设计参数的室内模拟设备，本发明主要是利用低温恒温装置模拟寒区隧道的低温环境条件，通过温度传感器得到个测点的温度，为寒区隧道的防寒保温设计提供依据。而现有的技术设备，有许多常规的低温保温设备，都有他们的局限性，如中国专利“低温恒温箱”，申请号201220377791.6，采用加热装置和制冷装置，通过平衡调温控制系统来保持恒温，它虽然能保持箱内恒温，但是恒温箱体积小，制冷效率低，并且恒温箱只能保持限定空间的恒温内无法控制各部位的具体温度，无法应用于寒区隧道室内模拟实验，又如中国专利“电子无极调温恒温箱”，中国专利号：ZL02110529.4.其特点是全电子系统环保无噪声，可实现电子无极调温，但是箱体小，保温性能低，制冷效率差，试件安装不方便，无法达到寒区隧道的0度以下的低温恒温环境。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，弥补模型试验资料空白，提供一种适应范围广、自动化程度高、采用室内试验模型法得出寒区隧道保温层设计参数的室内试验装置。

为了实现上述任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种寒区隧道室内试验装置，包括低温恒温槽、连接有温度传感器的自动打印十六路巡检控制仪，该试验装置还包带有底板、其余五面开放的矩形支架，矩形支架的底板外侧设置有保温底板，底板上靠近矩形支架内侧设置有底部制冷板，矩形支架四个侧面上安装有可拆卸的保温侧板，矩形支架顶部设置有保温顶板，保温顶板上靠近矩形支架内侧设置有顶部制冷板；顶部制冷板和底部制冷板分别与一个低温恒温槽连通各自形成一个循环冷浴系统；温度传感器设置在矩形支架、保温顶板、保温底板和保温侧板形成的密闭腔内。

本实用新型还具有如下技术特征：

所述的顶部制冷板和底部制冷板分别通过橡塑海绵包裹的橡胶管与低温恒温槽连通。

所述的低温恒温槽中采用乙二醇与水体积比为1：1的溶液作为冷冻液。

所述的保温底板、保温顶板和保温侧板均采用厚度为10cm的聚乙烯泡沫板。

所述的顶部制冷板和底部制冷板结构相同，均包括铝板，铝板上均匀设置有9个制冷块，每个制冷块内设置有一个刻槽圆盘，所述的刻槽圆盘内在加工有相互连通的同心刻槽，同心刻槽沿着半径方向均匀分布；制冷块之间通过橡胶管将制冷快内的刻槽圆盘连通，使得低温恒温槽内的冷冻液能够在整个顶部制冷板和底部制冷板内流通。

本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：

本实用新型的试验装置是开放式框架结构，便于安装测试试件，能够精确模拟寒区隧道不同工况下低温环境，得出围岩和初期支护，初期支护和二次衬砌之间的温度，从而为寒区隧道保温设计提供依据，结果表明自制的模型试验结果和现场测试结果相符度较好。顶部制冷板能够精确模拟隧道内部温度，底部制冷板能够精确模拟围岩内部温度，从而模拟寒区隧道支护结构内外的低温条件；采用保温板整体密封，减少外界温度变化对试件的影响，提高试验效率。本实用新型弥补了模型试验资料空白，提供一种适应范围广、自动化程度高、采用室内试验模型法得出寒区隧道保温层设计参数的室内试验装置。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构透视拆分示意图。

图2是本实用新型的矩形支架结构示意图。

图3是顶部制冷板和底部制冷板的俯视图。

图4是顶部制冷板和底部制冷板的正视图。

图5是制冷块内刻槽圆盘的内部结构示意图。

图6是测试试件的截面结构示意图。

图7是无保温层界面温度随时间变化规律。

图8是无保温层界面温度沿竖向的变化规律。