[发明专利]低温‑渗流‑力耦合作用的隧道模型试验系统及测试方法

摘要

本发明是一种低温‑渗流‑力耦合作用的小间距隧道模型试验系统及测试方法，主要包括：钢结构主加载框架部分、渗流部分、低温制冷装置部分以及自动化监测‑反馈分析部分。由H型钢焊接构成整体反力框架，模拟竖向荷载的千斤顶分别置于模型上部的两侧，通过传压工字钢施加荷载，前后设有可开启挡板。不锈钢水箱架设于钢结构主加载框架上，整体由液压水泵、储水箱、截止阀等组成，不锈钢水箱下开有小孔。采用特殊形式的蒸发器实现洞腔温度的变化。基于自动化监测、无线传输技术以及智能优化算法等技术进行数据实时采集和反馈分析。根据实际岩石物理力学指标配比相似材料，将其装入整体加载架中施加竖向荷载，进行隧道洞室的挖掘。

主权项

一种低温‑渗流‑力耦合作用的隧道模型试验系统，其特征在于：该系统包括包括钢结构主加载框架（1）、与所述钢结构主加载框架（1）配合使用的低温制冷装置（2）及自动化监测‑反馈分析部分（3）；所述钢结构主加载框架（1）包括底部承压台（1‑12）；所述底部承压台（1‑12）与两侧承压架（1‑8）相连；所述两侧承压架（1‑8）与工字钢上横梁（1‑7）焊接；所述底部承压台（1‑12）和两侧承压架（1‑8）与前、后可升降自动挡板（1‑10）相连接；所述工字钢横梁（1‑7）与同步顶升千斤顶（1‑6）相连接，所述千斤顶（1‑6）与传压工字钢（1‑9）相连；所述钢结构主加载框架（1）上连接有不锈钢水箱（1‑1），所述不锈钢水箱（1‑1）的出液口通过细钢管（1‑2）依次连接液压水泵（1‑4）、储水箱（1‑5）后接回不锈钢水箱（1‑1）的进液口；所述液压水泵（1‑4）与不锈钢水箱（1‑1）之间设置有截止阀（1‑3）；所述低温制冷装置（2）包括压缩机（2‑1）、低压表（2‑2）、冷凝器（2‑3）、膨胀阀（2‑4）、干燥过滤器（2‑5）、蒸发器（2‑6）、高压表（2‑7）、测温元件（2‑8）和温控器（2‑9）组成；所述压缩机（2‑1）与蒸发器（2‑6）相连，在所述压缩机（2‑1）和蒸发器（2‑6）之间连接有高压表（2‑7）；所述蒸发器（2‑6）布置在隧道洞室周围；所述蒸发器（2‑6）与冷凝器（2‑3）连接；在冷凝器（2‑3）和蒸发器（2‑6）之间连接有膨胀阀（2‑4）和干燥过滤器（2‑5）；所述冷凝器（2‑3）与压缩机（2‑1）连接；在隧道洞室内布置有测温元件（2‑8）；在压缩机（2‑1）与冷凝器（2‑3）之间有低压表（2‑2）；所述自动化监测‑反馈分析部分（3）包括在隧道围岩中埋设的监测元件（3‑1）；所述监测元件（3‑1）与数据采集箱（3‑2）相连；所述数据采集箱（3‑2）通过无线传输模块（3‑3）将数据传输到服务器（3‑4）；所述服务器（3‑4）连接有移动PC（3‑5）和移动终端（3‑6）。