[发明专利]一种围压作用下材料保温隔冷性能试验装置及试验方法

说明书

本发明提供了一种围压作用下材料保温隔冷性能试验装置，包括竖直钢管、钢管接头、水平钢管、外套钢管、密封盘、保温材料，内部测点，外部测点，油泵孔，出线孔，测温导线，压力表，出气孔，其中，竖直钢管下端与钢管接头上端连通，钢管接头水平端与水平钢管左端连通，水平钢管穿过外套钢管和密封盘，密封盘位于外套钢管左右侧两端面，保温材料固定在外套钢管内的水平钢管外表面，内部测点布置在外套钢管内的水平钢管外表面处，外部测点布置在与内部测点对应位置处的保温材料外表面上。采用本发明装置实现了围压作用下材料保温隔冷性能试验测试，获得了相应的评价指标，为煤矿井筒冻结法施工时初始表土段局部保温隔冷材料的选择提供重要参考。

技术领域

本发明涉及材料保温隔冷性能试验测试技术领域，特别涉及一种围压作用下材料保温隔冷性能试验装置及试验方法。

背景技术

煤矿井筒采用冻结法施工时需要事先对拟开挖地层采用人工制冷技术，将含水地层冻结成一个封闭的不透水帷幕，隔绝地下水与井筒之间的联系，然后在其保护下进行挖砌施工。

新建煤矿井筒沿地层纵向将依次穿过表土段、风化基岩段、稳定基岩段，其冻结深度通常要达到风化基岩段与稳定基岩段交界处，甚至还要往下2～3m，以此确保施工安全。但是在初始表土段，例如地下-150m范围内，这一范围必须采用局部保温隔冷技术，以达到减缓该范围内冻土扩展速度、控制温度场发展的目的。这样做不仅降低了该范围内土体冻胀和融沉对井架基础的影响，而且避免了大量冷量耗散，节省矿井建设中冻结工程分项中的费用投入。然而，该范围内采用材料进行保温隔冷时，由于地应力作用材料处于受压状态，因此受压状态下材料的保温隔冷性能就显得额外重要。但是，目前实验室对于材料保温隔冷性能试验测试基本上是在无压力状态下进行的，这主要是受现有试验装置的限制以及无压力状态下的试验操作相对更为简便的影响。一旦材料受到压力作用，材料内部结构紧密程度势必发生变化，也就是说材料受压状态下的保温隔冷性能与无压力状态下的保温隔冷性能应该存在差别。又由于材料受压状态下的保温隔冷性能是决定煤矿井筒冻结工程局部保温隔冷效果的重要依据，因此非常有必要对材料在受压状态下的保温隔冷性能进行测试。围压作用指的就是材料在σ₂和σ₃方向上受到相同的压应力作用。

发明内容

基于现有材料保温隔冷性能试验测试所存在的不足，本发明的目的在于提供一种围压作用下材料保温隔冷性能试验装置及试验方法，能够开展围压作用下材料保温隔冷性能试验测试，获得材料在围压作用下的保温隔冷效果评价指标，为煤矿井筒冻结法施工时局部保温隔冷材料的选择提供重要参考。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种围压作用下材料保温隔冷性能试验装置，包括竖直钢管、钢管接头、水平钢管、外套钢管、密封盘、保温材料，内部测点，外部测点，油泵孔，出线孔，测温导线，压力表，出气孔，其中，所述竖直钢管下端与所述钢管接头上端连通，所述钢管接头水平端与所述水平钢管左端连通，所述水平钢管穿过所述外套钢管和所述密封盘，所述水平钢管与所述外套钢管以及所述密封盘圆心均在同一点上，所述密封盘位于所述外套钢管左右侧两端面，所述保温材料固定在所述外套钢管内的所述水平钢管外表面，所述内部测点直接布置在所述外套钢管内的所述水平钢管外表面二个相对位置处，所述外部测点布置在与所述内部测点对应位置处的所述保温材料外表面上，所述测温导线分别与所述内部测点和所述外部测点相连并从所述出线孔穿出，所述油泵孔、所述出线孔、所述压力表、所述出气孔均布置在所述外套钢管顶端。

优选地，在上述的围压作用下材料保温隔冷性能试验装置中，

所述竖直钢管直径160mm，厚度20mm，高度200mm，最下端开丝。

优选地，在上述的围压作用下材料保温隔冷性能试验装置中，

所述钢管接头直径160mm，厚度20mm，上端和水平端均开丝。

优选地，在上述的围压作用下材料保温隔冷性能试验装置中，