cm的聚乙烯泡沫板，设置绝缘层的目的为作为绝热边界条件，使得整个系统呈密闭结构，以减少外界环境对试件的影响，提高试验效率和精确度。
[0030]沿径向设置有温度传感器，并与自动打印十六路巡检控制仪连接，温度传感器的具体型号为TP21 PT100热电阻温度传感器。
[0031]实施例一:
[0032]结合图1-4，本实施例的寒区隧道室内试验装置包括按隧道形状和结构制作的尺寸为3000mmX3000mmX4000mm的隧道结构模拟构件和由两端密封设置的保温构件，隧道结构模拟构件和保温构件围成一个密封的腔体；隧道结构模拟构件包括由内到外依次设置的保温层1、二次衬砌层2、防水层3、初期支护层4、围岩层5、控温层6和绝缘层7，保温构件为两端设置的保温板11 ;
[0033]其中:保温层I为4cm酚醛泡沫板，二次衬砌层2为35cm C30混凝土，防水层3为
1.5mmEVA防水板+3mm 土工布，初期支护层4为15cm C25喷射混凝土，围岩层5为20cm模拟岩体(一般是碎石、沙子等混合而成)，控温层6为5cm履带式管状电加热器，绝缘层7为6cm泡沫混凝土 ；
[0034]在隧道结构模拟构件的底面上放置回填混凝土 8，回填混凝土 8上铺设路面；
[0035]控温层6采用的是吴江方正IXD-220型履带式管状电加热器，控温层6与外界电源连接，通过改变外接电源控制其温度来实现不同工况的模拟；
[0036]保温层I和二次衬砌层2之间沿隧道纵向铺设有加热电缆10，通过导线与电源连接，通过加热使得隧道主体温度达到o°c以上；
[0037]沿隧道径向设置有温度传感器，通过导线与自动打印十六路巡检控制仪相连，自动记录围岩、初期支护和二次衬砌的温度，以实现对整个试验过程进行监控，温度传感器为TP21 PT100热电阻温度传感器；
[0038]保温构件为设置在隧道结构模拟构件前后两端的可拆卸保温板11，保温板11与隧道结构模拟构件上的绝缘层7密封连接，使该装置形成一个密闭腔，保温板11采用厚度为1cm的聚乙烯泡沫板，制冷管9穿过保温板11悬挂在隧道模拟结构的腔体内，制冷管9为DRD制冷管，用于模拟寒区隧道内的温度；
[0039]本实用新型的整体装置放置在底座12上，底座12为上部设置与隧道结构模拟构件底部形状契合的槽状结构，用于固定放置实验装置，方便实验过程。
[0040]本实用新型的寒区隧道室内试验装置的工作过程为:
[0041]在试验过程中，首先连接自动打印十六路巡检控制仪和温度传感器，然后通过改变控温层6和制冷管9的温度模拟隧道洞内和围岩的现场实际温度，然后对加热电缆10进行加热，使温度达到0°C以上，并控制温度达到0°C以上时自动停止加热，低于0°C时开启加热，一直持续至某个固定时间；
[0042]试验期间隔相等时间记录温度值，直至试验结束，然后通过控制变量法改变保温层I厚度、加热电缆10的设计参数等进行试验。最终，通过对试验数据进行分析处理得到各个工况下的温度场，并可以获得最有效、最合适的设计参数。
【主权项】
1.一种寒区隧道室内试验装置，其特征在于，包括隧道结构模拟构件和保温构件，所述的隧道结构模拟构件模拟隧道的结构和形状，所述的保温构件设置在隧道模拟构件的两端，保温构件和隧道结构模拟构件围成密封的腔体； 所述的隧道结构模拟构件包括由内到外依次设置的保温层(I)、二次衬砌层(2)、防水层(3)、初期支护层(4)、围岩层(5)、控温层(6)和绝缘层(7)。2.如权利要求1所述的寒区隧道室内试验装置，其特征在于，所述的保温层(I)的厚度为3?5cm，二次衬砌层(2)的厚度为30?40cm，防水层(3)的厚度为3?6mm，初期支护层⑷的厚度为10?20cm，围岩层(5)的厚度为18?22cm，控温层(6)的厚度为4?6cm，绝缘层(7)的厚度为4?8cm。3.如权利要求1或2所述的寒区隧道室内试验装置，其特征在于，所述的保温层(I)为酚醛泡沫板层，二次衬砌层(2)为C30混凝土层，防水层(3)为EVA防水板和土工布叠加层，初期支护层(4)为C25喷射混凝土层、控温层(6)为履带式管状电加热器层，绝缘层(7)为泡沫混凝土层。4.如权利要求1或2所述的寒区隧道室内试验装置，其特征在于，在保温层(I)与二次衬砌层⑵之间设置加热电缆(10)。5.如权利要求1或2所述的寒区隧道室内试验装置，其特征在于，所述的保温构件包括设置在隧道结构模拟构件两端的保温板(11)，保温板(11)与隧道结构模拟构件上的绝缘层(7)密封连接。6.如权利要求5所述的寒区隧道室内试验装置，其特征在于，所述的保温板(11)为聚乙烯泡沫板，保温板(11)的厚度为8?12cm。7.如权利要求5所述的寒区隧道室内试验装置，其特征在于，穿过保温板(11)沿隧道结构模拟构件的长度方向悬设制冷管(9)。8.如权利要求1或2所述的寒区隧道室内试验装置，其特征在于，沿隧道结构模拟构件的径向插设多个温度传感器，温度传感器的型号为TP21PT100热电阻温度传感器。
【专利摘要】本实用新型涉及一种寒区隧道室内试验装置，包括隧道结构模拟构件和保温构件，所述的隧道结构模拟构件模拟隧道的结构和形状，所述的保温构件设置在隧道模拟构件的两端，保温构件和隧道结构模拟构件围成密封的腔体；所述的隧道结构模拟构件包括由内到外依次设置的保温层、二次衬砌层、防水层、初期支护层、围岩层、控温层和绝缘层。本实用新型能够模拟电伴热系统下隧道的温度场，从而为寒区隧道保温设计提供依据，也能对保温层和加热电缆设计参数进行优化。
【IPC分类】E21D11/38
【公开号】CN204877506
【申请号】CN201520669627
【发明人】赖金星, 王开运, 郭春霞, 来弘鹏, 樊浩博, 邱军领
【申请人】长安大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月31日