【技术实现步骤摘要】
地应力作用下冻结管保温材料性能实验室测试模型装置及其测试方法
[0001]本专利技术涉及材料保温隔冷性能实验室测试
，特别涉及地应力作用下冻结管保温材料性能实验室测试模型装置及其测试方法。
技术介绍
[0002]由于深厚表土层水文地质条件复杂，地下工程尤其是煤矿井筒建井期间采用冻结法施工时，冻结管经过初始表土段时易造成大量冷量向周围土体扩散，使得周围土体过分冻结进而影响到后续井筒开挖延误工期，期间被迫采用爆破法施工则必然使得工程成本增加、危险系数提高。因此需要采用一种保温隔冷性能优良的材料进行冻结管保温隔冷。然而在初始表土段采用材料进行保温隔冷时，在土体地应力作用下材料处于受压状态。由于材料在受压状态下内部结构会发生改变，进而使其保温性能受到影响，因此研究材料在地应力作用下的保温隔冷性能具有实际意义，尤其是掌握冻结管周围土层冷量的扩散情况对后续地层富余冷量提取具有十分重要的指导价值。
[0003]然而，目前基于材料保温隔冷性能测试时大多没有考虑到受力状态影响，纵使在冻结管外采用套管再在封闭空间施加油压模拟冻结管...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.地应力作用下冻结管保温材料性能实验室测试模型装置及其测试方法，包括冻结模型试验箱1、吊装孔2、第一冻结管3、第二冻结管4、水平冻结管31、低温酒精传输管5、自反力架6、下端承压板7、保温材料8、密封垫圈9、竖直钢管10、水平钢管32、温度测试仪11、冻结控制系统12、卧式多级离心泵13、液压缸14，所述冻结模型试验箱1上端面四周设有6个吊装孔2并与所述承压柱16相连接，所述吊装孔2配有尺寸匹配的吊装螺栓并设置在所述冻结模型试验箱1上端面，所述十字钢梁15、承压柱16、上端承压板17、丁字钢18、螺母19、螺杆20相互连接形成自反力架6，所述承压柱16顶端与螺杆20连接，所述十字钢梁15与上端承压板17、丁字钢18连接形成整体并通过螺母19同承压柱16固定连接，所述下端承压板7两侧设有出线孔28并在下端承压板7两侧分别开设两个圆孔29，所述温度测试仪11通过测温线21与所述冻结模型试验箱1内测温点相连接，所述冻结控制系统12及所述卧式多级离心泵13分别设置有一个低温酒精输出口22和一个低温酒精输入口23，所述冻结控制系统12与所述卧式多级离心泵13、冻结管通过输送管相连接，所述冻结管包括第一冻结管3、第二冻结管4、水平冻结管31，所述冻结管通过低温酒精传输管5连接，冻结管上设有阀门，所述阀门包括第一阀门26、第二阀门27、第三阀门33，所述液压缸14包括进油口24、出油口25并与电动油泵通过油管相连接，所述保温材料8固定在所述冻结管的外表面上，所述密封垫圈设在所述冻结管两端，所述竖直钢管10、水平钢管32设在所述密封垫圈9正中心位置，所述卧式多级离心泵13可承受
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30℃低温。发明还提供地应力作用下冻结管保温材料性能实验室测试模型装置测试方法，包括如下步骤：实施方式一：(a)使用吊机通过冻结模型试验箱1上的吊装孔2将冻结模型试验箱1吊至试验预留场地；(b)首先通过测量确定第一冻结管3、第二冻结管4穿过下端承压板7两侧圆孔29，在第一冻结管3、第二冻结管4上侧平行于管轴线等间距布置3个测温点，将3根测温线21分别布置在3个测点上，然后使用胶带将3根测温线21固定在第一冻结管3、第二冻结管4外侧，将保温材料8固定在第一冻结管3、第二冻结管4的外表面上；(c)在冻结模型试验箱1内每隔40cm布置一层土层，共计布置3～4层不同性质的土层，距离第一冻结管3、第二冻结管4横向每隔10cm布置一层测温点，每个土层纵向布置2层测温点，共布置6～8层，每层布置10个测温点，每个测温点等间距布置，填土完毕后，将下端承压板7盖在土体上方，测温线21从下端承压板7的出线孔28中伸出；(d)将密封垫圈9分别焊接在第一冻结管3、第二冻结管4的两端，竖直钢管10焊接在密封垫圈9的中心，在竖直钢管10套上输送管30，一端连接冻结控制系统12的低温酒精输入口23，另一端连接卧式多级离心泵13低温酒精输出口22，然后在卧式多级离心泵13的低温酒精输入口23套上输送管30，另一端套在冻结控制系统12的低温酒精输出口22；(e)使用起重机将液压缸14放置在下端承压板7上，将电动油泵通过油管与液压缸14上的进油口24及出油口25相连接，然后根据垂向地应力计算公式计算出需施加压力大小并使用电动油泵及液压缸14对土体施加压力；(f)将第一冻结管3上的第一阀门26打开，第二阀门27关闭，操作冻结控制系统12开启制冷模式，启动卧式多级离心泵13，低温酒精不断...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛维培，高聪，张瀚文，孟祥前，昌语，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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