[發明專利]一體式防凍脹聚熱裝置及其路基

在審

• 申請號: 202110321524.0
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113047105A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 俞祁浩;張振宇;王進昌;孫永寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院西北生態環境資源研究院
• 主分類號: E01C3/06
• 分類號: E01C3/06;E01C3/00;E01C3/04
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 嚴誠

本發明的實施例提供了一種一體式防凍脹聚熱裝置及其路基，涉及季節凍土多年凍土區工程建設技術領域。一體式防凍脹聚熱裝置包括太陽能加熱器和聚熱傳熱管，其中，太陽能加熱器用于安裝在路基的一側；聚熱傳熱管包括相互連通的吸熱部和放熱部，其中，吸熱部鑲嵌在太陽能加熱器的內部，放熱部插入路基的內部。該裝置能夠充分利用太陽能資源，通過路基地溫場平整加熱、路基易凍脹部位重點調控，實現路基均衡、平整加熱，有效避免季節凍土區路基凍脹、不均勻起伏等工程病害的產生。

技術領域

本發明涉及季節凍土多年凍土區工程建設技術領域，具體而言，涉及一種一體式防凍脹聚熱裝置及其路基。

背景技術

青藏鐵路西格段地處青藏高原東北部，鐵路線路穿越青海湖北岸濱海平原、沖積平原、冰原臺地，平均海拔3220m。年平均降水量376mm，降水分布不均，大部分集中在7-9月。年平均氣溫-0.6℃，最冷月1月平均氣溫為-20.6℃。青藏鐵路西格段氣候寒冷，氣溫凍結能力強，凍結深度較大，最大凍結深度可達1.8m，屬于典型深季節凍土區。由此因凍結、融化導致的路基凍脹、融沉等工程病害相對較嚴重。

近年來由于青藏高原降雨量的不斷增加，造成地下水的富集和地下水位的提高，加之氣候環境變化的加劇，導致該類地區凍融工程病害的進一步增加，對路基長期穩定性構成重要影響。雖然以往就季節凍土區工程作用下路基病害開展過一下研究，但研究主要針對公路工程，或東北、西北等地區高速鐵路工況條件下，路基微凍脹工程作用和影響等問題開展研究。而針對青藏鐵路西格段高水位、粗填料、強凍融等特殊條件下的凍融工程病害發育特征、分布規律尚缺乏研究。在常規地區所使用的粗顆粒換填、化學注漿、防水帷幕等方法在該類地區應用中由于受到列車正常行駛、不能中斷施工等工程條件限制，以及受到土體凍融強烈作用導致的處置部位開裂、路基下部整體封閉極為困難，都導致了這些方法難以滿足實際工程需要。由于以往關于該類工程病害整治工程措施的研究較為薄弱，工程問題長期影響路基穩定和運行安全。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種一體式防凍脹聚熱裝置及其路基，其能夠充分利用太陽能資源，通過路基地溫場平整加熱、路基易凍脹部位重點調控，實現路基均衡、平整加熱，有效避免季節凍土區路基凍脹、不均勻起伏等工程病害的產生。

本發明的實施例可以這樣實現：

第一方面，本發明提供一種一體式防凍脹聚熱裝置，一體式防凍脹聚熱裝置包括：

太陽能加熱器，用于安裝在路基的一側；

聚熱傳熱管，包括相互連通的吸熱部和放熱部，其中，吸熱部鑲嵌在太陽能加熱器的內部，放熱部插入路基的內部。

這樣，太陽能加熱器吸收太陽能，并將熱量傳遞給聚熱傳熱管的吸熱部，再由吸熱部將熱量傳遞至放熱部，由放熱部對路基的內部加熱。本發明實施例針對路基凍脹的關鍵科技問題而提出，從路基凍脹產生的“水、土、溫”三個必不可少的要素中的“路基溫度”著手，通過本發明實施例提供的裝置達到控制溫度、防控路基凍脹的目的。

在可選的實施方式中，吸熱部與放熱部之間所成的角為鈍角。

在可選的實施方式中，吸熱部沿路基的坡面延伸，放熱部與水平面所成的角度范圍為：-30°～30°。

在可選的實施方式中，放熱部與水平面所成的角度范圍為：-10°～10°。

這樣，在路基上安裝聚熱傳熱管，只需要在路基的坡面鉆孔，施工方式基本為水平打孔，對路基為點式施工，且面對路基填土鉆進速度快，開孔口徑小、鉆孔深度小、數量少，對路基穩定性沒有影響。

在可選的實施方式中，吸熱部的數量為多個，多個吸熱部連通在一個放熱部的端部。

在可選的實施方式中，多個吸熱部以放熱部的端部為中心、呈放射狀布置。