[发明专利]监测渗流对冻结温度场影响的试验装置及方法

说明书

本发明属于人工地层冻结法施工领域，提供了一种监测渗流对冻结温度场影响的试验装置及方法。该试验装置包括渗流系统、冻结系统和温度监测系统；渗流系统包括箱体，变频泵和恒温水箱；冻结系统包括冷冻机和冻结管；温度监测系统包括温度数据采集仪和热电偶串。试验方法包括使用上述渗流系统来监测渗流对冻结温度场影响。本发明提供的监测渗流对冻结温度场影响的试验装置及方法可以达到将渗流对冻结温度场的影响进行准确量化的研究目的，降低了操作难度，对渗流方向和流速的更换时间和工作强度都大大减小，同时节约了成本。

技术领域

本发明属于人工地层冻结法施工领域，特别涉及一种监测渗流对冻结温度场影响的试验装置及方法。

背景技术

在煤矿立井冻结法施工过程中，渗流场会引起冻结温度场在各个方位发展不均衡，导致形成的冻结壁厚度在各个方向存在差异，这使得传统的冻结壁平均温度、冻结壁厚度、井帮温度等计算方法出现了较大偏差，目前关于渗流场对冻结温度场的影响一直是采用传统的施工经验来进行评价的，该方法存在较大的主观性，因此将渗流对冻结温度场的影响进行准确量化的研究是非常有必要的。

目前关于渗流对冻结温度场的影响的试验方法还缺少系统的理论，因此探究一种监测渗流对冻结温度场影响的方法及装置是具有重要意义的。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种监测渗流对冻结温度场影响的试验装置及方法，可以达到将渗流对冻结温度场的影响进行准确量化的研究的目的。

本发明提供了一种监测渗流对冻结温度场影响的试验装置，所述装置包括：

渗流系统，所述渗流系统包括箱体，变频泵和恒温水箱；所述箱体用于提供渗流对冻结温度场影响的试验场所，所述变频泵用于将所述恒温水箱中的清水输送至所述箱体；

冻结系统，所述冻结系统包括冷冻机和冻结管，所述冷冻机用于制取冷冻剂并将冷冻剂通过管道输送至所述冻结管，所述冻结管位于所述箱体内部；

温度监测系统，包括温度数据采集仪和热电偶串，所述温度数据采集仪和所述热电偶串通过测线连接，所述热电偶串位于所述箱体内部，用于测量所述箱体内部的温度。

优选地，所述箱体由两个滤网分割成左、中、右三部分，两端的左、右部分的形状相同，均用来容纳石子，中间的部分用于容纳砂；

优选地，所述箱体为长方体形状，其顶部开口；

优选地，所述箱体的中间的部分的体积是两端的部分中的任意一个的5-7倍，优选为6倍。

优选地，所述箱体的顶部的开口处具有盖板，用以将所述箱体密封；所述盖板为三个，包括一个用于密封所述箱体中间段的第一盖板和用于密封所述箱体两端的部分的两个第二盖板；

优选地，所述第一盖板上设有纵向排列的两排共三个通孔，用于引出所述冻结管，一个引线孔，用以引出测线，和一个压力表接孔，用以引出外接的箱体压力表；

进一步优选地，其中两个所述通孔的连线为竖直方向。

优选地，所述滤网包括一个大孔网和一个小孔网；所述大孔网用于承受来自砂和石子的侧压力，所述小孔网用来阻挡砂的流失；

所述大孔网的孔径大于石子的粒径，为10-40mm，优选为20mm；所述小孔网的孔径为大于砂的粒径，为100-400目，优选100目；

优选地，所述大孔网和小孔网均为钢丝网；

优选地，所述大孔网和小孔网夹在角钢边框中间，并通过螺栓将角钢边框与大孔网和小孔网固定，两个所述滤网的角钢边框均被焊接在所述箱体的底面及侧面上。

优选地，所述箱体的两端均具有进/出水管；