一种模拟寒区隧道衬砌的热冷交替环境试验系统
阅读说明：本技术 一种模拟寒区隧道衬砌的热冷交替环境试验系统 (Cold region tunnel lining simulated hot-cold alternative environment test system ) 是由 曹鹏 郭鸿雁 丁浩 夏杨于雨 吴森阳 胡学兵 落桑慈成 陈建忠 刘帅 陈俊涛 孔 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种模拟寒区隧道衬砌的热冷交替环境试验系统,属于隧道技术领域。该系统包括高低温试验箱、稳定热源模拟系统、衬砌围岩模拟系统和数据采集系统；所述高低温试验箱内设有稳定热源模拟系统；所述稳定热源模拟系统外设有数据采集系统；所述稳定热源模拟系统外设有衬砌围岩模拟系统,所述衬砌围岩模拟系统包括围岩层和衬砌层。本发明有助于分析寒区隧道衬砌所处环境的温度变化特征。(The invention relates to a hot and cold alternative environment test system for simulating a cold region tunnel lining, and belongs to the technical field of tunnels. The system comprises a high-low temperature test box, a stable heat source simulation system, a lining surrounding rock simulation system and a data acquisition system; a stable heat source simulation system is arranged in the high-low temperature test box; a data acquisition system is arranged outside the stable heat source simulation system; and a lining surrounding rock simulation system is arranged outside the stable heat source simulation system and comprises a surrounding rock layer and a lining layer. The method is beneficial to analyzing the temperature change characteristics of the environment where the tunnel lining in the cold region is located.)
技术领域
本发明属于隧道技术领域，涉及一种模拟寒区隧道衬砌的热冷交替环境试验系统。
背景技术
随着寒区隧道工程修建的越来越多，国内外在建或已建成的部分寒区隧道在施工或运营阶段都不同程度地出现了的冻害现象。研究寒区隧道冻害处治手段及方法首先必须分析寒区隧道衬砌所处环境的温度变化特征，因此提出一种模拟寒区隧道衬砌所处热-寒冷交替循环环境的方法及试验系统。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种模拟寒区隧道衬砌的热冷交替环境试验系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种模拟寒区隧道衬砌的热冷交替环境试验系统，包括高低温试验箱、稳定热源模拟系统、衬砌围岩模拟系统和数据采集系统；
所述高低温试验箱内设有稳定热源模拟系统；
所述稳定热源模拟系统外设有数据采集系统；
所述稳定热源模拟系统外设有衬砌围岩模拟系统，所述衬砌围岩模拟系统包括围岩层和衬砌层。
可选的，所述高低温试验箱的温度调节范围为-40℃-130℃，湿度范围为10％～98％RH，空载时的温度波动度为±0.5℃，温度偏差≤±2℃，空载时的升降温平均速率为0.7℃～1.0℃/min，时间设定为范围0～9999小时。
可选的，所述稳定热源模拟系统为电热恒温箱，电热恒温箱外壳形状与公路隧道断面保持一致，电热恒温箱的外表面的提供温度范围为5℃～65℃。
可选的，所述衬砌围岩模拟系统根据隧道地勘资料及隧道设计资料，确定围岩类型、围岩级别、衬砌尺寸和材料特性，以保证试验对象与隧道实际情况保持一致。
可选的，所述数据采集系统内，沿衬砌厚度方向布置温度传感器，在不同工况下测试衬砌温度传递特性，进而分析衬砌结构在不同冻融环境下的温度变化特征：沿着隧道围岩径向选取5个节点，记录温度随时间变化的曲线，5个节点距衬砌外表面的距离分别为0cm、20cm、30cm、50cm、100cm；
试验过程中采集温度传感器实时数据，通过电脑实时处理数据，实时掌握衬砌结构不同位置处的温度分布特征。
本发明的有益效果在于：本发明有助于分析寒区隧道衬砌所处环境的温度变化特征。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明结构示意图；
图2为温度变化曲线。
附图标记：1-高低温试验箱、2-稳定热源模拟系统、3-衬砌层、4-围岩层、5-温度传感器。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1所示，为本发明结构示意图。1为高低温试验箱、2为稳定热源模拟系统、3为衬砌层、4为围岩层、5为温度传感器。
①高低温试验箱，采用高低温试验箱模拟隧道的周围环境，主要性能参数为：温度范围：-40℃-130℃；湿度范围：10％～98％RH；温度波动度：±0.5℃(空载时)；温度偏差：≤±2℃；升降温平均速率：0.7℃～1.0℃/min(空载时)：时间设定范围：0～9999小时。
②稳定热源模拟系统，自制电热恒温箱，恒温箱外壳形状与公路隧道断面保持一致，对恒温箱进行测试，保证恒温箱外表面可提供温度范围为+5℃～+65℃，且在相应温度值能保持测试稳定，以模拟围岩内部稳定地热情况。
③衬砌围岩模拟系统，根据隧道地勘资料及隧道设计资料，确定围岩类型、级别，衬砌尺寸、材料特性等，保证试验对象与隧道实际情况保持一致。
④数据采集系统，沿衬砌厚度方向布置温度传感器，在不同工况(冻融环境)下测试衬砌温度传递特性，进而分析衬砌结构在不同冻融环境下的温度变化特征，试验过程中采集温度传感器实时数据，通过电脑实时处理数据，实时掌握衬砌结构不同位置处的温度分布特征。沿着隧道围岩径向选取5个节点，记录温度随时间变化的曲线，如图2所示。5个节点距衬砌外表面的距离分别为0cm、20cm、30cm、50cm、100cm。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。