一种岩石温度控制装置的制作方法

本技术涉及岩石工程的，特别涉及一种岩石温度控制装置。

背景技术：

1、随着可再生能源的装机占比越来越大，风力、太阳能等间歇性能源的弊端逐渐显露。目前，压缩空气储能是一种具有极大的发展潜力的大规模储能技术，其建设周期快，成本低，安全性高，具有广泛的应用前景。地下洞穴是压气蓄能电站的重要组成，主要用于存储压缩空气。在储能时，随着压缩空气不断输送到洞穴中，洞穴内温度和压力会不断上升；在发电时，洞穴内的压缩空气被采出，洞穴内温度和压力不断下降。为了满足并网需求，压缩空气可能一天循环注采多次，洞穴围岩会遭受高频循环压力和温度变化，此时，需要对围岩长期稳定性能分析。其中，室内试验是开展围岩长期稳定性能研究的重要手段，岩石三轴力学试验机能够满足岩石的循环荷载试验，包括单轴循环和三轴循环试验。

2、但是，岩石三轴力学试验机仅仅对应岩土工程中的压力变化试验，对于温度变化问题，研究人员大都采用一定速率的加温技术，然后进行自然冷却，如此反复，实现温度循环试验，这类方法与实际压缩空气的压力和温度同时循环变化工程特征严重不准确。

3、所以，需要在三轴力学试验机的基础上，增加一个温度控制设备，提供压力和温度以一定速率同时循环变化的工程特征，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种可控制压力和温度变化，进行同时循环压力和温度工程特征中围岩长期稳定性能试验分析，本实用新型提供了如下的技术方案：

2、一种岩石温度控制装置，所述控制装置应用于温度变化的试验机，所述试验机包括环形罩内壳和底座，所述内壳和底座围设而成密封室，底座上固定岩石试样，其特征在于：所述试验机外壁套设温度控制室，温度控制室包括加热层和冷却层，所述密封室内的底座设有温度传感器，所述温度控制室和温度传感器分别连接控制器。

3、在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用如下技术方案：所述试验机还包括三轴压力室和轴压棒，所述密封室为三轴压力室，所述轴压棒插入内壳顶部且滑动连接于三轴压力室内，轴压棒和底座之间固定岩石试样，所述底座开设液压油管，底座设有压力传感器，所述液压油管和压力传感器分别连接控制器。

4、作为本实用新型的一种优选技术方案，所述轴压棒顶端设有盖板，盖板横截面积大于轴压棒横截面积，所述轴压棒连接控制器。

5、作为本实用新型的一种优选技术方案，所述试验机的底座中心设有凸起夹块，与所述轴压棒配合夹持固定岩石试样，轴压棒和岩石试样之间设垫片。

6、作为本实用新型的一种优选技术方案，所述温度控制室还包括保温层，所述试验机的内壳向外依次围设加热层和冷却层，冷却层外壁套设环形保温层。

7、作为本实用新型的一种优选技术方案，所述试验机的内壳顶部密封和底部形成有向下敞开口，所述内壳的敞开口处的壁身向四周延伸，与加热层下端、冷却层下端和保温层下端固定密封。

8、作为本实用新型的一种优选技术方案，所述加热层布设多条加热片，加热层连接控制器，通过电阻大小控制不同的升温档位。

9、作为本实用新型的一种优选技术方案，所述冷却层为环形空腔，环形空腔内布设一冷却管，冷却管弯曲贯通整个冷却层，所述冷却管上端连通冷却液入口，下端连通冷却液出口，所述冷却液入口和冷却液出口之间设有增压泵和冷却液容器，所述增压泵连接控制器，通过冷却液流速控制降温速率。

10、与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

11、本实用新型中装载岩石试样的试验机和温度控制室，分别通过充入液压油、滑动轴压棒轴、加热片加热和冷却液速率变化来控制和改变岩石试样的围压、轴压、升温和降温，可较真实的模拟对应岩石工程特征中的压力和温度变化环境。

12、本实用新型通过控制器来保证试验机循环进行温度变化和压力变化下的围岩试验，较为准确的模拟岩石在变温和变压循环条件下的长期稳定性分析，为计算提供有效的数据支持，对现有压缩空气储能等工程具有重大的技术指导和理论依据，可确保地下洞穴围岩工程安全、高效和合理的展开利用。本实用新型装置简单，操作方便，在深度岩石工程等方面具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种岩石温度控制装置，所述控制装置应用于温度变化的试验机，所述试验机包括环形罩内壳和底座，所述内壳和底座围设而成密封室，底座上固定岩石试样，其特征在于：所述试验机外壁套设温度控制室，温度控制室包括加热层和冷却层，所述密封室内的底座设有温度传感器，所述温度控制室和温度传感器分别连接控制器。

2.根据权利要求1所述的一种岩石温度控制装置，其特征在于：所述试验机还包括三轴压力室和轴压棒，所述密封室为三轴压力室，所述轴压棒插入内壳顶部且滑动连接于三轴压力室内，轴压棒和底座之间固定岩石试样，所述底座开设液压油管，底座设有压力传感器，所述液压油管和压力传感器分别连接控制器。

3.根据权利要求2所述的一种岩石温度控制装置，其特征在于：所述轴压棒顶端设有盖板，盖板横截面积大于轴压棒横截面积，所述轴压棒连接控制器。

4.根据权利要求2所述的一种岩石温度控制装置，其特征在于：所述试验机的底座中心设有凸起夹块，与所述轴压棒配合夹持固定岩石试样，轴压棒和岩石试样之间设垫片。

5.根据权利要求1所述的一种岩石温度控制装置，其特征在于：所述温度控制室还包括保温层，所述试验机的内壳向外依次围设加热层和冷却层，冷却层外壁套设环形保温层。

6.根据权利要求5所述的一种岩石温度控制装置，其特征在于：所述试验机的内壳顶部密封和底部形成有向下敞开口，所述内壳的敞开口处的壁身向四周延伸，与加热层下端、冷却层下端和保温层下端固定密封。

7.根据权利要求6所述的一种岩石温度控制装置，其特征在于：所述加热层布设多条加热片，加热层连接控制器，通过电阻大小控制不同的升温档位。

8.根据权利要求5-7任一权利要求所述的一种岩石温度控制装置，其特征在于：所述冷却层为环形空腔，环形空腔内布设一冷却管，冷却管弯曲贯通整个冷却层，所述冷却管上端连通冷却液入口，下端连通冷却液出口，所述冷却液入口和冷却液出口之间设有增压泵和冷却液容器，所述增压泵连接控制器，通过冷却液流速控制降温速率。

技术总结
本技术提供一种岩石温度控制装置，所述控制装置应用于温度变化的试验机，所述试验机包括环形罩内壳、底座，所述内壳和底座围设而成密封室，底座上固定岩石试样，其特征在于：所述试验机外壁套设温度控制室，温度控制室包括加热层和冷却层，所述密封室内的底座设有温度传感器，所述温度控制室和温度传感器分别连接控制器。本技术可控制压力和温度的变化，有效进行压力和温度同时循环中围岩长期稳定性能试验分析。

技术研发人员：韩月,刘宁,马建力,陈平志,张晓艳,王鸿振,刘士奇
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：20230713
技术公布日：2024/4/29