[實用新型]一種保護土體溫度的復合結構

有效

• 申請號: 201822110218.9
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN209741817U
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 王新斌;郭緒元;俞祁浩;劉存福;羅曉曉;楊培洲;方德揚;譚海濤;方達里
• 申請（專利權）人: 中國科學院寒區旱區環境與工程研究所;雅礱江流域水電開發有限公司
• 主分類號: E02D3/00
• 分類號: E02D3/00
• 代理公司: 62002 蘭州中科華西專利代理有限公司
• 代理人: 曹向東<國際申請>=<國際公布>=<進入

本實用新型涉及一種保護土體溫度的復合結構，該復合結構包括保溫材料層（1）和設在其底部的三維立體彈性網層（2）；所述三維立體彈性網層（2）具有一定厚度，其在受力時能夠被壓扁，放力后能夠伸展頂起其頂部的保溫部分。本實用新型中復合結構彈性良好、厚度可變，便于機械收放和二次覆蓋，不易破損，同時復合結構在鋪設后相當于撐起一層的空氣層，而空氣是熱的不良導體，大幅增強了整個復合結構的保溫性能。本實用新型中復合結構進一步在保溫材料層上下表面設置隔水材料層，確保了保溫材料的性質長期穩定，防止保溫效能變化。

技術領域

本實用新型涉及凍土地區工程建設技術領域，尤其涉及一種保護土體溫度的復合結構。

背景技術

凍土是指具有負溫和含冰的土體和巖石，一般可分為短時凍土（數小時/數日以至半月）、季節凍土（半月至數月）以及多年凍土（又稱永久凍土，持續二年或二年以上）。我國多年凍土分布面積約215萬平方公里，約占國土面積的22%，占世界第三位，主要分布在青藏高原，東北大、小興安嶺和天山、阿爾泰山等地區。在冬季氣溫低于0℃的地區，基本都存在短時凍土、季節凍土的發育，基本占到國土面積的70%。

凍土中水分凍結成冰會引起土體體積膨脹，而且凍土的強度較未凍土強度增大很多。當溫度升高時，凍土融化形成融土，此時土體體積縮小，強度也會降低，滲透性增加。在季節凍土區，冷季、或環境溫度低于0℃時土層由于溫度降到零度以下而發生凍結；暖季、或環境溫度高于0℃時土層升至零度以上而融化，這種物理作用就是凍融作用。由于季節凍土分布范圍較廣，使得近年來隨著西部大開發的積極推進，圍繞能源、交通、水利等有關的寒區重大工程正逐步在西部山區和高原寒區實施。在這些工程施工建設過程中，不可避免地會遇到土體的凍融問題。

其中，在季節凍土區水利建設中土體的凍融問題尤為突出，當所建設的水電站是土心墻堆石壩時，由于土心墻是采用土體夯實而成，作用在于防滲，其施工質量直接關系大壩安危和安全運營，其中土體的密實度是重要控制指標之一。在冬季施工中，（1）由于填筑土體的凍結和強度的急劇增高，土體難以密實、難以達到要求；（2）被密實的土體由于凍脹作用，體積會發生膨脹、蓬松，密實度下降也達不到施工質量要求；（3）凍融作用、水分遷移會在土體中形成冰夾層等凍融結構，改變已有土體結構，會對土體滲透性產生重要影響；（4）已有研究結果表明，即使松散土體，在反復凍融作用下，由于微細觀結構的改變，土體的滲透性、力學特性也會發生不同程度的改變。因此，可以看到，在工程冬季施工過程中，土體的防止凍結是工程建設面對的重要凍土問題。在季節凍土和多年凍土區，工程施工中保證土體在填筑前、后不發生凍結對于確保工程質量、縮短工程周期、降低工程造價具有重要的意義和現實需要。

目前，在冬季水電站是土心墻堆石壩的施工中，為防止土料凍結，通常采用覆蓋保溫材料的方法：選用導熱系數較小的保溫合成材料，如聚酞胺薄膜、泡沫塑料、土工布等，覆蓋在需要保溫的部位，通過阻擋熱量散失達到保溫的目的。而且，在冬季水電站是土心墻堆石壩的施工中，已經填筑的大壩心墻是防控重點，特別是高壩、特高壩，現場填筑面積往往可以達到上萬平方米、甚至幾萬平方米，填筑心墻長度、寬度都可以達到上百、甚至幾百米，在該種情況下，為保證現場工作效率，保溫材料的覆蓋、回收只能通過大型機械進行。

但是，這種機械收放方式面對以下難題：（1）要求保溫材料不能太厚，否則纏繞保溫材料的滾軸太粗、太重，機械收放滾筒無法一次進行單向、單幅保溫材料的釋放或回收；但是，如果保溫材料不厚的話，保溫效能得不到保證。（2）在極端低溫環境條件下，如果存在已有保溫材料無法避免覆蓋土體發生凍結、需要進行第二層保溫材料覆蓋的情況，大型機械無法在已覆蓋保溫材料的場地上進行二次覆蓋，否則已經覆蓋的保溫材料極易在大型機械的碾壓下破損。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種保護土體溫度的復合結構，在具備突出保溫效能的基礎上，其同時具備良好彈性，厚度具有可變性，便于機械收放和二次覆蓋。