本發(fā)明涉及試驗裝置領域，具體是一種高地溫隧道隔熱效果測定試驗裝置。
背景技術(shù)：
1、高地溫條件對隧道結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生了嚴重影響，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：隧道結(jié)構(gòu)材料性能退化、通風系統(tǒng)負擔增加、人員舒適度和健康、設備運行效率下降。為了應對高地溫隧道的挑戰(zhàn)，目前常用具有優(yōu)良隔熱性能的材料，如玻璃纖維、巖棉、聚氨酯泡沫等，覆蓋在隧道襯砌表面或夾層中。隔熱層不僅承擔這隔熱的作用，對于襯砌結(jié)構(gòu)承載能力的影響也不容忽視。此外，不同材料的隔熱效果存在較大差異，且材料的隔熱性能及力學性能在長期高溫條件下可能會有所退化，現(xiàn)有的隔熱結(jié)構(gòu)設計缺乏系統(tǒng)的試驗驗證和優(yōu)化，難以達到理想效果。
2、為了進一步提高地溫隧道的隔熱效果，保障隧道結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性和人員安全，進行系統(tǒng)的隔熱結(jié)構(gòu)試驗研究顯得尤為重要。通過試驗裝置，可以精確評估隔熱材料和結(jié)構(gòu)的性能、優(yōu)化隔熱設計方案、驗證長期穩(wěn)定性、降低經(jīng)濟成本。目前，針對高地溫隧道隔熱效果的試驗裝置較少，現(xiàn)有的試驗裝置難以準確模擬實際隧道的高溫環(huán)境，只能測試單一材料或結(jié)構(gòu)，難以進行全面的多因素對比分析、部分試驗裝置缺乏完善的溫度、風速控制系統(tǒng)及應力場溫度場數(shù)據(jù)監(jiān)測采集系統(tǒng)，影響試驗結(jié)果的準確性和可靠性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種高地溫隧道隔熱效果測定試驗裝置，以解決背景技術(shù)中的問題。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
3、本發(fā)明的一種高地溫隧道隔熱效果測定試驗裝置，包括步驟：
4、隧道主體，由襯砌結(jié)構(gòu)形成，用于模擬高地溫環(huán)境的隧道結(jié)構(gòu)；
5、隔熱結(jié)構(gòu)，設置在所述隧道主體外側(cè)，用于對所述隧道主體進行隔熱保護；
6、圍巖，設置在所述隔熱結(jié)構(gòu)外側(cè)，用于模擬高地溫環(huán)境下的隧道結(jié)構(gòu)周圍的圍巖結(jié)構(gòu)；
7、加載壓頭，設置在所述圍巖外側(cè)，用于對所述圍巖進行加熱和加壓；
8、吹風組件，設置在所述隧道主體的端部，用于根據(jù)試驗需要向所述隧道主體內(nèi)鼓入目標速度值的氣流；
9、多組光纖傳感器，分別設置在所述隧道主體的中軸線、所述隧道主體的內(nèi)壁以及所述圍巖內(nèi)，用于分別采集所述隧道主體的中軸線的溫度、所述隧道主體的內(nèi)壁的溫度以及所述圍巖內(nèi)的溫度；
10、分析模塊，與所述多組光纖傳感器連接，在所述加載壓頭施加的應力和溫度均平衡時，基于所述隧道主體的中軸線的溫度、所述隧道主體的側(cè)壁的溫度以及所述圍巖內(nèi)的溫度測定所述隔熱結(jié)構(gòu)對于所述隧道主體的保溫效果。
11、在本申請一實施例中，所述試驗裝置設有貫穿所述隧道主體、所述隔熱結(jié)構(gòu)和所述圍巖的剖面，所述剖面與所述隧道主體的中軸線重合；
12、所述剖面上設有透明傳熱板。
13、在本申請一實施例中，還包括：
14、激光光源，用于向所述透明傳熱板發(fā)射激光；
15、紅外熱成像攝像頭，與所述分析模塊連接，用于采集被激光照射下的透明傳熱板的熱成像圖像；
16、所述分析模塊還用于基于數(shù)字散斑技術(shù)對被激光照射下的透明傳熱板的熱成像圖像進行監(jiān)測，得到溫度分布數(shù)據(jù)和應變場變化數(shù)據(jù)。
17、在本申請一實施例中，所述多組光纖傳感器分別位于多個檢測斷面上，所述檢測斷面與所述隧道主體的中軸線垂直；每組光纖傳感器均包括位于所述隧道主體的中軸線上的第一光纖傳感器、位于所述隧道主體的上壁的第二光纖傳感器、位于所述隧道主體的側(cè)壁的第三光纖傳感器、位于所述隧道主體的下壁的第四光纖傳感器、位于所述隧道主體的上方且在所述圍巖內(nèi)的第五光纖傳感器、位于所述隧道主體的側(cè)方且在所述圍巖內(nèi)的第六光纖傳感器以及位于所述隧道主體的下方且在所述圍巖內(nèi)的第七光纖傳感器。
18、在本申請一實施例中，所述保溫效果包括第i個檢測斷面的隔熱效果pi,0，第i個檢測斷面的隔熱效果pi,0的數(shù)學表達式為：
19、
20、式中，tsi,0為第i個檢測斷面的第一光纖傳感器的采集數(shù)值，tsi,4為第i個檢測斷面的第五光纖傳感器的采集數(shù)值，tsi,5為第i個檢測斷面的第六光纖傳感器的采集數(shù)值，tsi,6為第i個檢測斷面的第七光纖傳感器的采集數(shù)值。
21、在本申請一實施例中，所述保溫效果包括所述隔熱結(jié)構(gòu)的總體隔熱效果p0，所述總體隔熱效果p0的數(shù)學表達式為：
22、
23、式中，n為檢測斷面的數(shù)量。
24、在本申請一實施例中，所述保溫效果包括第i個檢測斷面的拱頂隔熱效果pi,1，所述拱頂隔熱效果pi,1的數(shù)學表達式為：
25、
26、式中，tsi,1為第i個檢測斷面的第二光纖傳感器的采集數(shù)值。
27、在本申請一實施例中，所述保溫效果包括第i個檢測斷面的邊墻隔熱效果pi,2，所述邊墻隔熱效果pi,2的數(shù)學表達式為：
28、
29、式中，tsi,2為第i個檢測斷面的第三光纖傳感器的采集數(shù)值。
30、在本申請一實施例中，所述保溫效果包括第i個檢測斷面的拱底隔熱效果pi,3，所述拱底隔熱效果pi,3的數(shù)學表達式為：
31、
32、式中，tsi,3為第i個檢測斷面的第四光纖傳感器的采集數(shù)值。
33、在本申請一實施例中，所述隔熱結(jié)構(gòu)為可拆卸結(jié)構(gòu)，以用于試驗多種材料種類的隔熱結(jié)構(gòu)。
34、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種高地溫隧道隔熱效果測定試驗裝置，由隧道主體、隔熱結(jié)構(gòu)、圍巖、加載壓頭、吹風模塊構(gòu)成基本的高地溫隧道試驗環(huán)境。然后在試驗環(huán)境中設置多種光纖傳感器以采集內(nèi)部多個位置的溫度值，結(jié)合本申請的分析方法可以對當前隔熱結(jié)構(gòu)對隧道主體的保溫效果進行定量分析。本申請能夠精確模擬高地溫隧道的實際環(huán)境，并通過多種監(jiān)測手段獲取詳細的溫度場和應變場數(shù)據(jù)。不同隔熱材料(或隔熱結(jié)構(gòu))和風速條件下的隔熱效果得以定量分析，為高地溫隧道的設計和施工提供了科學依據(jù)和優(yōu)化方案。
1.一種高地溫隧道隔熱效果測定試驗裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高地溫隧道隔熱效果測定試驗裝置，其特征在于，所述試驗裝置設有貫穿所述隧道主體(1)、所述隔熱結(jié)構(gòu)(2)和所述圍巖(3)的剖面，所述剖面與所述隧道主體(1)的中軸線重合；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高地溫隧道隔熱效果測定試驗裝置，其特征在于，還包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高地溫隧道隔熱效果測定試驗裝置，其特征在于，所述多組光纖傳感器(6)分別位于多個檢測斷面上，所述檢測斷面與所述隧道主體(1)的中軸線垂直；每組光纖傳感器(6)均包括位于所述隧道主體(1)的中軸線上的第一光纖傳感器、位于所述隧道主體(1)的上壁的第二光纖傳感器、位于所述隧道主體(1)的側(cè)壁的第三光纖傳感器、位于所述隧道主體(1)的下壁的第四光纖傳感器、位于所述隧道主體(1)的上方且在所述圍巖(3)內(nèi)的第五光纖傳感器、位于所述隧道主體(1)的側(cè)方且在所述圍巖(3)內(nèi)的第六光纖傳感器以及位于所述隧道主體(1)的下方且在所述圍巖(3)內(nèi)的第七光纖傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高地溫隧道隔熱效果測定試驗裝置，其特征在于，所述保溫效果包括第i個檢測斷面的隔熱效果pi,0，第i個檢測斷面的隔熱效果pi,0的數(shù)學表達式為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高地溫隧道隔熱效果測定試驗裝置，其特征在于，所述保溫效果包括所述隔熱結(jié)構(gòu)(2)的總體隔熱效果p0，所述總體隔熱效果p0的數(shù)學表達式為：
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高地溫隧道隔熱效果測定試驗裝置，其特征在于，所述保溫效果包括第i個檢測斷面的拱頂隔熱效果pi,1，所述拱頂隔熱效果pi,1的數(shù)學表達式為：
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高地溫隧道隔熱效果測定試驗裝置，其特征在于，所述保溫效果包括第i個檢測斷面的邊墻隔熱效果pi,2，所述邊墻隔熱效果pi,2的數(shù)學表達式為：
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高地溫隧道隔熱效果測定試驗裝置，其特征在于，所述保溫效果包括第i個檢測斷面的拱底隔熱效果pi,3，所述拱底隔熱效果pi,3的數(shù)學表達式為：
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高地溫隧道隔熱效果測定試驗裝置，其特征在于，所述隔熱結(jié)構(gòu)(2)為可拆卸結(jié)構(gòu)，以用于試驗多種材料種類的隔熱結(jié)構(gòu)。