[發明專利]利用充氣氣囊調節凍土貫通孔隙比的系統及控制評價方法

有效

• 申請號: 201711018736.1
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107747263B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 劉國光;牛富俊;林戰舉;尹國安
• 申請（專利權）人: 中國科學院寒區旱區環境與工程研究所
• 主分類號: E01C3/04
• 分類號: E01C3/04;E02D3/11;E02D1/02
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

1.一種利用充氣氣囊調節凍土貫通孔隙比的系統， 所述的系統包括導電碳纖維網（1）、充氣氣囊（2）、表層溫度傳感器（3）、內置溫度傳感器（4）、主控電腦（5）、電源（6）和底部溫度傳感器（7），其特征在于：導電碳纖維網（1）置入凍土層，表層溫度傳感器（3）設置于地表，測量地表土體溫度；內置溫度傳感器（4）設置于地下導電碳纖維網（1）位置，測量導電碳纖維網（1）及周圍土體溫度；底部溫度傳感器（7）設置于導電碳纖維網（1）下方，用于測量該位置土體溫度；充氣氣囊（2）一端連接于導電碳纖維網（1），另一端可自由伸展；導電碳纖維網（1）、表層溫度傳感器（3）、內置溫度傳感器（4）和底部溫度傳感器（7）與主控電腦（5）連接，主控電腦（5）和電源（6）連接。

2.根據權利要求1所述一種利用充氣氣囊調節凍土貫通孔隙比的系統，其特征在于：所述的充氣氣囊（2）為自封閉針狀柔性體，其內填充氨氣。

3.一種利用充氣氣囊調節凍土貫通孔隙比系統的控制方法，采用權利要求1所述的利用充氣氣囊調節凍土貫通孔隙比系統，其特征在于：所述的控制方法按順序執行下列步驟：

1）采集表層溫度傳感器讀數的S1階段：在此階段中，系統通電，主控電腦（5）獲得表層溫度傳感器（3）、內置溫度傳感器（4）的讀數，然后進入S2階段；

2）判斷是否打開氣囊的S2階段：在此階段中，主控電腦（5）根據表層溫度傳感器（3）、內置溫度傳感器（4）的讀數判斷是否為導電碳纖維網（1）通電，如果判斷結果為“是”，則進入S3階段；如果判斷結果為“否”，則返回S1階段；

3）打開氣囊的S3階段：在此階段中，導電碳纖維網（1）通電后發熱，充氣氣囊（2）受熱膨脹，在土體中自由伸展，填充內部孔隙，然后進入S4階段；

4）判斷是否停止供電的S4階段：在此階段中，主控電腦（5）根據表層溫度傳感器（3）、內置溫度傳感器（4）的讀數判斷是否停止為導電碳纖維網（1）通電，如果判斷結果為“是”，則返回S1階段；否則返回S3階段。

4.一種利用充氣氣囊調節凍土貫通孔隙比系統的評價方法，采用權利要求1所述的利用充氣氣囊調節凍土貫通孔隙比的系統，其特征在于：所述的評價方法按順序執行下列步驟：

1）系統空閑的S1階段：在此階段中，系統等待用戶指令，當用戶發出指令后進入S2階段；

2）判斷是否進行評價的S2階段：在此階段中，系統根據用戶指令，判斷是否進行主動調節凍土貫通孔隙比后的控溫性能評價，如果評價結果為“是”，則進入S3階段；否則返回S1階段；

3）采集評價對比溫度的S3階段：在此階段中，主控電腦（5）采集底部溫度傳感器（7）的實時溫度，然后計入S4階段；

4）進行控溫效果評價的S4階段：在此階段中，主控電腦（5）根據表層溫度傳感器（3）、內置溫度傳感器（4）和底部溫度傳感器（7）反饋的實時數據，分析通過主動調節凍土貫通孔隙比后土體的導熱能力，評價導電碳纖維網（1）通電前后凍土貫通孔隙比的變化，然后進入S5階段；

5）評價結束的S5階段：在此階段中，系統停止采集底部溫度傳感器（7）的溫度數據，本次評價結束。