[发明专利]一种粮仓能源桩试验平台及其试验运行方法

权利要求书

1.一种粮仓能源桩试验平台，其特征在于：包括控温隔热系统、能源桩模型、粮仓模型、筏板模型、能源转换系统以及热、力学监控制系统；所述控温隔热系统包括叠加设置的上控温隔热箱和下控温隔热箱，所述粮仓模型设置于所述上控温隔热箱内，所述能源桩模型设置于所述下控温隔热箱内，所述能源桩模型和所述粮仓模型之间设置有所述筏板模型，所述能源桩模型和所述粮仓模型分别与所述能源转换系统连接；所述热、力学监控制系统分别用于监测所述控温隔热系统、能源桩模型、粮仓模型和能源转换系统。

2.根据权利要求1所述的粮仓能源桩试验平台，其特征在于：所述上控温隔热箱和下控温隔热箱结构相同，均包括有机玻璃层，所述有机玻璃层外贴附有加热片，所述有机玻璃层和所述加热片之间设置有保温材料层。

3.根据权利要求2所述的粮仓能源桩试验平台，其特征在于：所述热、力学监控制系统包括温度传感器、数据采集器和温度控制器；所述温度传感器均匀设置于所述控温隔热系统内，所述数据采集器和所述温度控制器分别设置于所述能源转换系统上，所述温度控制器与所述加热片连接；所述温度传感器和温度控制器分别与所述数据采集器连接。

4.根据权利要求3所述的粮仓能源桩试验平台，其特征在于：所述能源桩模型包括均匀填充于所述下控温隔热箱内的填料，所述填料内插设有多个能源桩，所述填料内均匀插设有多个所述温度传感器。

5.根据权利要求4所述的粮仓能源桩试验平台，其特征在于：所述能源桩包括通过管材模浇筑的混凝土柱，所述混凝土柱内设置有钢筋笼，所述钢筋笼内绑定有U型结构的换热管，所述换热管自上至下依次连接有三个振弦式应变计，所述换热管和振弦式应变计均位于所述混凝土柱内；所述能源桩底部放置有土压力盒。

6.根据权利要求5所述的粮仓能源桩试验平台，其特征在于：所述粮仓模型包括粮仓，所述粮仓包括截面为圆形的仓壁，所述仓壁顶部设置有锥形结构的仓顶，所述仓顶上部设置有环形提手；所述仓壁上自上至下均匀布置有多个温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述数据采集器连接；所述仓壁上方和下方均开设有一个通风口；所述粮仓内底部设置有十字交叉形结构的地上笼。

7.根据权利要求6所述的粮仓能源桩试验平台，其特征在于：所述筏板模型包括筏板基础和能源桩安装凹槽；所述筏板基础与所述粮仓底部连接；所述筏板基础上设有所述能源桩安装凹槽，所述能源桩安装凹槽与所述能源桩顶部连接。

8.根据权利要求7所述的粮仓能源桩试验平台，其特征在于：所述能源转换系统包括制冷机，所述换热管顶部开设有换热管出水口和换热管入水口，所述制冷机包括制冷机入水口和制冷机出水口；所述换热管出水口通过水管与所述制冷机入水口连通，所述换热管入水口与所述制冷机出水口连通；所述制冷机上连接有第一通风管和第二通风管，所述第一通风管与所述仓壁上方的通风口连通，所述第二通风口穿过所述仓壁下方的通风口后与所述地上笼连通；所述数据采集器设置于所述制冷机上，所述数据采集器连接有用于温湿度监测和数据存储的电子计算机。

9.一种粮仓能源桩试验平台的试验运行方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，能源桩的预制：能源桩钢筋笼分别在上、中、下部布置带有测温功能的振弦式应变计；采用管材对钢筋笼进行支模；并用混凝土进行灌注，标准养护28天后拆模；

步骤二，在测试开始之前，先将仪器和管道内的气体排出，通过制冷机水泵将流量调至最大，循环1～2分钟后将仪器和管道内的空气排出；

步骤三，打开下控温隔热系统的顶盖，能源桩下放置土压力盒，分层放置填料；将筏板基础与能源桩连接；打开上控温隔热系统的顶盖，通过提手取出粮仓顶盖，放入试验所需的试样，放入后将两个顶盖改好，确保其气密性；

步骤四，打开上控温隔热箱的温度控制器和下控温隔热箱的温度控制器；温度传感器监测上控温隔热箱内的粮仓外的空气温度与桩周填料的温度；温度传感器与温度控制器之间的调控将空气和土都控制在试验所需温度；

步骤五，打开制冷机，通过制冷机内的泵机实现能源桩内各换热管内水的循环；制冷机将低温水转换为低温的空气，经通风管传输至粮仓上部通风口和下部通风口处布置的地上笼；

步骤六，通过布置在粮仓内的温湿度传感器、能源桩内的振弦式应变计、土压力盒、粮仓内部与桩周填料温度传感器实时监测粮仓内各各位置温湿度、应力与变形的变化，利用数据采集器对实时数据进行采集并传递至计算机，使用计算机对采集的数据整理与存储。