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原文传递城市地下工程水平冻结模拟装置及试验方法

专利名称：	城市地下工程水平冻结模拟装置及试验方法
摘要：	本发明涉及城市地下工程水平冻结模拟装置及试验方法，包括冻胀室，冻胀室下底板为可拆卸的透水板，冻胀室的下方设有水池，水池内设有一号温度传感器和水温调节装置，水池的右侧连通有水泵；冻胀室的上端面固定安装有竖直放置的液压缸，液压缸的推杆穿过冻胀室的顶板伸入冻胀室内，并固定连接有一块压板。本发明采用水池透过透水板对冻胀室内进行压水渗透的方式，模拟地下水渗入标的隧道的模型中的过程，使得实验数据更加具有可靠性；采用填充在陶瓷隔片内的气囊模拟未开挖的土地空间，然后通过卸载气囊、拆除陶瓷隔片逐步解除对上部土壤的支撑，模拟开挖过程，从而更加逼真的获取开挖过程中，冻土体的内部压力、温度和水分变化的实验数据。
专利类型：	发明专利
申请人：	福州地铁集团有限公司
发明人：	陈学农;陈军浩;李栋伟;袁昌;安令石;雷乐乐;张华;丁国胜;史海欧;刘胜利;林坚;苏建萍;张福宏;杨杰
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T22:00:00+0805
申请号：	CN202010120518.4
公开号：	CN111189874A
代理机构：	北京汇信合知识产权代理有限公司
代理人：	夏静洁
分类号：	G01N25/14;G;G01;G01N;G01N25;G01N25/14
申请人地址：	350000 福建省福州市台江区达道路156号
主权项：	1.城市地下工程水平冻结模拟装置，包括冻结系统、加载系统、测试系统和水分补充系统，其特征在于：所述加载系统安装在冻结系统的上部，用于为冻结系统加压，所述测试系统分布在冻结系统内，用于测试冻结系统内部环境，所述水分补充系统与冻结系统相连，用于向冻结系统内补充水分。 2.根据权利要求1所述的城市地下工程水平冻结模拟装置，其特征在于：所述冻结系统包括冻胀室，所述冻胀室下底板为可拆卸的透水板，冻胀室的中部纵向固定有四个卡架，所述卡架分别位于四边形的四个拐角处，卡架之间分别卡嵌有一块弧形的陶瓷隔片，所述陶瓷隔片围成圆环形，陶瓷隔片内部穿插有四片隔层，所述隔层将陶瓷隔片围成的圆分隔成五个子空间，每个子空间中均放置有一个气囊，所述气囊将对应的子空间完全填充；所述冻胀室内纵向固定有若干冻胀管，所述冻胀管在陶瓷隔片的外围均匀分布，所述冻胀管均为双层管，冻胀管的内层管为入水管，冻胀管的外层管为回流管，内层管与外层管之间设有用于固定内层管与外层管相对位置的夹条；所述内层管均连接有蒸发器，所述蒸发器与内层管相连的一端连接有冷凝器，蒸发器与冷凝器之间安装有节流阀，冷凝器连接有压缩机，所述压缩机与蒸发器的另一端相连，蒸发器的与压缩机相连的一端与外层管相连，并且还连接有盐水供给管路。 3.根据权利要求2所述的城市地下工程水平冻结模拟装置，其特征在于：水分补充系统包括位于冻胀室的下方设有水池，所述水池内设有一号温度传感器和水温调节装置，水池的右侧连通有水泵，所述水池与冻胀室之间为密封连接。 4.根据权利要求2所述的城市地下工程水平冻结模拟装置，其特征在于：所述加载系统包括纵压液压缸和横压液压缸，纵压所述液压缸固定安装在冻胀室上部，液压缸的推杆竖直向下穿过冻胀室的顶板连接有一块垂直加载板，所述垂直加载板位于冻胀室上方，用于向下向冻胀室内施力，所述横压液压缸安装在冻胀室右侧，横压液压缸的推杆穿过冻胀室的右侧壁连接有位于冻胀室内部右侧的横向加载板。 5.根据权利要求2所述的城市地下工程水平冻结模拟装置，其特征在于：所述测试系统包括：位于冻胀室内从左上角至右下角均匀分布有若干湿度传感器、二号温度传感器和压力传感器；位于冻胀室内从左下角至右上角均匀分布有若干钻孔摄像仪。 6.根据权利要求2所述的城市地下工程水平冻结模拟装置，其特征在于：所述气囊为具有换气口的橡胶制气囊。 7.根据权利要求2所述的城市地下工程水平冻结模拟装置，其特征在于：所述冻胀管采用不锈钢制成。 8.根据权利要求5所述的城市地下工程水平冻结模拟装置，其特征在于：所述二号湿度传感器为集成型湿度传感器。 9.根据权利要求1-8中任一所述的城市地下工程水平冻结模拟装置的试验方法，其特征在于：具体包括以下步骤： (1)模型填土和测试系统的安装；(2)加载系统和冻结系统的安装；(3)启动纵压液压缸和横压液压缸，对土体进行加载；(4)快速对陶瓷隔片8一侧的土体进行冻结，并依次将该侧气囊进行释放，模拟该侧开挖，同时可增加支撑结构，模拟隧道内构筑活动；(5)对另一侧陶瓷隔片8附近的土体进行冻结，并对该侧气囊进行释放；(6)停止所有冻结活动，进行一次自然解冻过程，延缓解冻过程，然后再进行一次强制解冻，即提高解冻速率，在两次解冻过程中，利用各个传感器记录隧道开挖过程中，土体的环境变化。
所属类别：	发明专利