[实用新型]检测桩埋管换热时桩基及周围地下介质力学性能实验系统

说明书

本实用新型公开了检测桩埋管换热时桩基及周围地下介质力学性能实验系统，包括桩基，所述桩基埋设于箱体中，桩基顶部设有压力传感器，所述压力传感器上面设置有千斤顶，千斤顶上面设置有主梁，所述主梁两侧设置有辅梁，辅梁下侧对应设置有反力梁，所述反力梁设置于箱体顶部两侧，并与辅梁一起用于固定桩基和主梁之间的距离；所述桩基内设置有螺旋换热器，所述螺旋换热器固定于桩基内的钢筋笼上，所述桩基内部的钢筋表面贴有若干应变片，所述桩基的周围埋有地下介质，所述地下介质内埋设有若干电阻应变砖。本实用新型检测桩埋管换热时桩基及周围地下介质的力学性能，无论桩基埋管的尺寸如何，按本实用新型的方式即可检测相关力学性能的变化。

技术领域

本实用新型涉及室内大型模拟桩基工程领域，尤其涉及一种检测桩埋管换热时桩基及周围地下介质力学性能的实验系统。

背景技术

地源热泵技术是新型的节能环保技术，夏季将建筑物室内热量排入地下实现制冷而冬季从地下吸收热量对建筑物供暖，地下岩土一年四季的温度波动较小，是一种良好的冷热源，将其用于空调系统，体现了可再生能源绿色空调系统的发展模式。地源热泵系统通常由地埋管换热器、热泵机组和室内末端设备组成，而地热换热器正是地源热泵区别于其他类型热泵的主要标志。

目前主要采用钻孔埋设U型换热管的方式制作地埋管换热器，但钻孔的费用较高且需要大量的地面面积布置若干钻孔，这些缺点限制了地源热泵的发展和应用。随着研究的发展，将换热管埋设于建筑物桩基内部获得新型的地埋管换热器成为一个热门领域，“桩埋管”的概念由此而生，采用桩埋管可承担部分散热量或吸热量，其余的换热量由钻孔埋管负责，由此可降低系统的初投资和钻孔埋管面积。建筑物的桩基数量有限，整个系统的地热换热器可由桩埋管和钻孔埋管共同组成。

桩基是将建筑物的荷载传递给地基土并具有一定刚度和抗弯能力的传力构件，其直径要明显大于钻孔，为增大换热量，将螺旋换热管而非U型管布置于桩基内部，螺旋管可固定在桩基内的钢筋笼上。循环液流经螺旋换热管在桩基内部散热或吸热时，热量在循环液、换热管、桩内混凝土、桩表面以及周围地下介质之间传递。螺旋管换热对桩基内部和周围力学性能的影响如何，是一个值得探索的研究领域。桩基内部钢筋表面以及周围地下介质的力学性能变化可反映出桩基承载能力的状况，换热和力学测试的结合，体现了学科交叉的研究。在采用桩埋管的实际地源热泵工程中，因为涉及到在桩基内外布置测试装置，操作难度较大。因此，提出一种可行的实验系统，用于检测桩埋管换热时桩基及周围地下介质力学性能的变化规律是十分必要的，这将为实际工程提供理论依据和技术指导。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种检测桩埋管换热时桩基及周围地下介质力学性能的实验系统，本实用新型检测桩埋管换热时桩基及周围地下介质的力学性能，无论桩基埋管的尺寸如何，按本方式即可检测相关力学性能的变化。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种检测桩埋管换热时桩基及周围地下介质力学性能的实验系统，包括桩基，所述桩基埋设于箱体中，桩基顶部设有压力传感器，所述压力传感器上面设置有千斤顶，千斤顶上面设置有主梁，所述主梁两侧设置有辅梁，辅梁下侧对应设置有反力梁，所述反力梁设置于箱体顶部两侧，并与辅梁一起用于固定桩基和主梁之间的距离；

所述桩基内设置有螺旋换热器，所述螺旋换热器固定于桩基内的钢筋笼上，所述桩基内部的钢筋表面贴有若干应变片，所述桩基的周围埋有地下介质，所述地下介质内埋设有若干电阻应变砖。

进一步的，所述桩基顶部两侧设有沉降观测点，以观察桩基在承重过程中的沉降情况。

进一步的，所述螺旋换热器的螺旋管两端分别与恒温热水箱的进水口和出水口连接。

进一步的，所述螺旋管与恒温热水箱的连接管路上设有温度计、流量计和水泵。

进一步的，所述温度计和流量计与数据采集仪相连。