用于断裂渗流传热特征测定的模拟试验装置及施工方法制造方法及图纸

技术编号:44938078 阅读:40 留言:0更新日期:2025-04-12 01:15
本发明专利技术公开了一种用于断裂渗流传热特征测定的模拟试验装置,及一种采用所述模拟试验装置测定断裂渗流传热特征的施工方法。提供一种能有效获取热水与围岩间对流换热系数的有效取值,然后通过数值模拟方式有效预测地温分布的用于断裂渗流传热特征测定的模拟试验装置及施工方法。所述的模拟试验装置包括渗流模拟系统和裂隙试样模型,裂隙试样模型至少包括断层模拟组件和围岩模拟组件,围岩模拟组件包覆在断层模拟组件的外侧,裂隙试样模型需要的恒温渗流通过渗流模拟系统按规定的要求提供并记录其传热特征。所述的施工方法通过记录至少在三种不同流量的渗流水在至少三种不同温度条件下在断裂岩体流动传导热的参数,然后延伸推演得出对流换热系数值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种模拟试验装置,尤其是涉及一种用于断裂渗流传热特征测定的模拟试验装置,属于地质勘探试验工艺装备设计制造。本专利技术还涉及一种采用所述用于断裂渗流传热特征测定的模拟试验装置测定断裂渗流传热特征的施工方法。


技术介绍

1、断裂作为控制着多数地下水的运移,同时也是深部热水深部向浅表运移的主要通道,由于通道中的热水温度高于浅表围岩温度,使得热水向围岩传递大量热量造成围岩温度急剧升高。目前认为,地壳浅部围岩增温的热源除了大地热流和放射性元素生热等方式外,热水上溢过程的渗流传热也是一个引起围岩增温的重要方式。当隧道建设时频繁经过水热活动区和扰动地热系统时,高岩温带来的热害问题也将成为工程隧道建设中亟待解决的问题之一。

2、在隧道建设的前期勘察中,为查明隧址区的热害特征,进行地质钻孔的布设是相对更有效的、更直接的方法,该方法通过对多个钻孔的地温数据分析,对隧址区地温特征进行判断,以此大致确定热害的影响范围。然而钻孔不仅需要消耗大量的人力、物力,而且受到地形因素影响较大,需要花费大量的时间。相比之下,通过数值模拟方法对隧址区热水渗流传热的主要控本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.用于断裂渗流传热特征测定的模拟试验装置,其特征在于:所述的模拟试验装置包括渗流模拟系统和裂隙试样模型,裂隙试样模型至少包括断层模拟组件(15)和围岩模拟组件(1),围岩模拟组件(1)包覆在断层模拟组件(15)的外侧,裂隙试样模型需要的恒温渗流通过渗流模拟系统按规定的要求提供并记录其传热特征。

2.根据权利要求1所述的用于断裂渗流传热特征测定的模拟试验装置,其特征在于:裂隙试样模型还包括模型外壳(2)和胶套结构(3),断层模拟组件(15)和围岩模拟组件(1)按规定的压力和位置填充在胶套结构(3)中,胶套结构(3)通过模型外壳(2)围结为一个长、宽、高分别为50cm×40cm...

【技术特征摘要】

1.用于断裂渗流传热特征测定的模拟试验装置,其特征在于:所述的模拟试验装置包括渗流模拟系统和裂隙试样模型,裂隙试样模型至少包括断层模拟组件(15)和围岩模拟组件(1),围岩模拟组件(1)包覆在断层模拟组件(15)的外侧,裂隙试样模型需要的恒温渗流通过渗流模拟系统按规定的要求提供并记录其传热特征。

2.根据权利要求1所述的用于断裂渗流传热特征测定的模拟试验装置,其特征在于:裂隙试样模型还包括模型外壳(2)和胶套结构(3),断层模拟组件(15)和围岩模拟组件(1)按规定的压力和位置填充在胶套结构(3)中,胶套结构(3)通过模型外壳(2)围结为一个长、宽、高分别为50cm×40cm×50cm的长方体,渗流模拟系统通过模型外壳(2)在胶套结构(3)的配合下与断层模拟组件(15)连通。

3.根据权利要求2所述的用于断裂渗流传热特征测定的模拟试验装置,其特征在于:由硬料树脂构成的模型外壳(2)在与渗流模拟系统热水输入端连接的位置处镶嵌有尼龙材料;断层模拟组件(15)包括破裂带(4)和包夹在破裂带(4)内的断层核(5),断层核(5)为包括断层泥、糜棱岩和碎粉岩的断层岩充填体,破裂带(4)为包括次级断层、裂隙和断层褶皱发育带的外围断层从属构造体,断层岩充填体的厚度为5cm、宽度为15cm、高度为50cm,围岩模拟组件(1)包覆在破裂带(4)的外侧。

4.根据权利要求1、2或3所述的用于断裂渗流传热特征测定的模拟试验装置,其特征在于:渗流模拟系统至少包括恒温热水存蓄机构、渗流流态模拟机构和监测控制组件,位于恒温热水存蓄机构内的液体通过渗流流态模拟机构在监测控制组件的配合下在断层模拟组件(15)和围岩模拟组件(1)中按设定的渗流流态运行;渗流液体在断层模拟组件(15)中运行的传热特征通过监测控制组件获取。

5.根据权利要求4所述的用于断裂渗流传热特征测定的模拟试验装置,其特征在于:恒温热水存蓄机构由一个恒温热水箱(6)构成,渗流流态模拟机构由一个变频恒压喷射泵(7)构成,监测控制组件至少包括水温监测件组、裂隙试样模型温度监测件组和控制模块,变频恒压喷射泵(7)的两端分别通过pvc管(8)与恒温热水箱(6)和胶套结构(3)连通,裂隙试样模型温度监测件组布置在围岩模拟组件(1)内,水温监测件组串接在变频恒压喷射泵输出端的pvc管(8)上,至少水温监测件组的控制端与控制模块连...

【专利技术属性】
技术研发人员:邓康庆肖华波李崇标杨敬梅稚平马宏胡亚东李华
申请(专利权)人:中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
类型:发明
国别省市:

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