[实用新型]一种寒区高速铁路隧道温度场模拟实验装置

说明书

本实用新型公开了一种寒区高速铁路隧道温度场模拟实验装置，包括围岩、围岩地温控制装置、风流制造机构、温度测试组和风速测试组，围岩地温控制装置安装在围岩上，风流制造机构固定设置在围岩处，围岩中安装若干个温度测试组和若干个风速测试组。本新型用于研究不同洞内气温下、不同围岩地温下、不同洞内风速大小下和持续时间长短隧道洞内径向和纵向温度场的变化规律，为寒区隧道防寒保温设计提供依据，具有重要的理论意义和应用价值。本新型具有适应范围广，可靠度高，试验精度高，建造费用低等优点，为进一步明确寒区隧道洞内空气温度场、围岩径向和纵向温度场的变化规律。

技术领域

本实用新型涉及一种寒区高速铁路隧道温度场模拟实验装置，属于隧道模型试验技术领域。

背景技术

随着在高海拔、高纬度地区修建的隧道数量不断增加，寒区隧道的冻害问题日益突出。据日本、挪威和中国的冻害统计资料显示，日本（1999年）全线3 819座铁路隧道，发生冻害的隧道有2 135座，占隧道总数的56 %，冬季因冻害而危及行车安全的事件屡有发生；挪威（1990年）国内几乎所有的铁路隧道都出现了不同程度的衬砌开裂、挂冰及冰溜等冻害；中国（2014年）全线11 516座铁路隧道，发生冻害的隧道有5 990座，占隧道总数的52 %，其中2 937座发生严重冻害，占隧道总数的26 %。

大量寒区铁路隧道建设和运营情况表明，低温引起的冻害普遍存在于既有铁路隧道中，这些冻害既对隧道结构造成严重破坏，同时也给铁路运营安全埋下重大安全隐患。温度是引起寒区隧道冻害的主要原因之一，就目前而言缺乏寒区隧道洞内温度场规律的深入认识，更缺乏高速列车风对寒区隧道冻害影响规律研究，防寒设计多以经验为主，出现的隧道冻害问题较多。引起寒区隧道温度场变化规律的因素具有多样性，国内尚没有考虑不同洞内气温、围岩地温、洞内风速大小和持续时间长短、列车发射速度大小和频率情况下寒区隧道温度场监测装置及其试验方法。因此，如何有效科学地对寒区隧道洞内径向和纵向温度场的变化规律进行研究至关重要。

目前，寒区隧道温度场相关的模型试验能够得到单一因素、局部范围内的洞内温度场的分布规律，缺乏多因素影响下隧道洞内径向和纵向温度场变化规律的试验装置。由上述分析知，寒区高速铁路隧道温度场模型试验的研究具有理论意义和应用价值。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种寒区高速铁路隧道温度场模拟实验装置，可以明确寒区高铁隧道在多因素条件下隧道洞内径向和纵向温度场变化规律，为寒区隧道防寒保温设计提供试验数据支持。

为达到上述目的，本实用新型提供一种寒区高速铁路隧道温度场模拟实验装置，包括围岩、地温控制装置、风流制造机构、温度测试组和风速测试组，所述围岩外形堆砌成隧道模型，所述围岩地温控制装置安装在围岩上，所述风流制造机构固定设置在围岩一端，围岩中安装若干个所述温度测试组和若干个所述风速测试组。

优先地，所述温度测试组包括若干个温度测试点，若干个所述温度测试点等间距设置在围岩内部；所述温度测试点为温度传感器。

优先地，所述风速测试组包括若干个风速测试点，若干个所述风速测试点对称地固定设置在围岩洞中；所述风速测试点为风速传感器。

优先地，所述风流制造机构为可制热的抽风式射流风机。

优先地，所述围岩地温控制装置为水暖式，所述围岩地温控制装置均匀铺设在围岩拱顶外围。

优先地，从围岩的洞口向里每间隔0.5 m布设一个温度测试组，温度测试组包括五个温度测试点，五个温度测试点分别布设在围岩的拱顶中、围岩的左右拱腰中和围岩的左右墙脚中。

优先地，从隧道洞口向里每间隔0.5 m布设一个所述风速测试组，所述风速测试组包括两个风速测试点，两个风速测试点对称地布设在在围岩的左右墙脚处。

优先地，包括多个照明灯，多个所述照明灯等间距固定设置在围岩中。