本发明专利技术提供一种犁式防冻胀聚热装置及其路基，涉及季节冻土区工程建设技术领域。犁式防冻胀聚热装置应用于路基，装置包括集热板和聚热管，集热板用于安装在路基主体的一侧，集热板包括超导热板；聚热管包括相互连通的吸热段和放热段，其中，吸热段包括吸热单元和吸热传输单元，吸热传输单元与超导热板搭接，放热段用于插入路基主体内部，超导热板用于吸收太阳能、并传递热量至吸热段，吸热段用于将吸收的热量传递至放热段，放热段用于加热路基主体。该装置能够利用太阳能并转化为热能传递给路基主体，通过对路基主体的平整加热、路基主体易冻胀部位重点冻融调控，有效避免季节冻土区路基主体冻胀、不均匀起伏等工程病害的产生。生。生。
【技术实现步骤摘要】
犁式防冻胀聚热装置及其路基
[0001]本专利技术涉及季节冻土区工程建设
，具体而言，涉及一种犁式防冻胀聚热装置及其路基。
技术介绍
[0002]青藏铁路西格段地处青藏高原东北部，铁路线路穿越青海湖北岸滨海平原、冲积平原、冰原台地，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
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9月，年平均气温
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0.6℃，最冷月1月平均气温为
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20.6℃。青藏铁路西格段气候寒冷，冻结能力强，冻结深度较大，最大冻结深度可达1.8m，属于典型深季节冻土区。由此因冻结、融化导致的路基冻胀、融沉等工程病害相对较严重。
[0003]近年来由于青藏高原降雨量的不断增加，造成地下水的富集和地下水位的提高，加之气候环境变化的加剧，导致该类地区冻融工程病害的进一步增加，对路基长期稳定性构成重要影响。虽然以往就季节冻土区工程作用下路基病害开展过一下研究，但研究主要针对公路工程，或东北、西北等地区高速铁路工况条件下，路基微冻胀工程作用和影响等问题开展研究。而针对青藏铁路西格段高水位、粗填料、强冻融等特殊条件下的冻融工程病害发育特征、分布规律尚缺乏研究。在常规地区所使用的粗颗粒换填、化学注浆、防水帷幕等方法在该类地区应用中由于受到列车正常行驶、不能中断施工等工程条件限制，以及受到土体冻融强烈作用，导致的处置部位开裂、路基下部整体封闭极为困难，都导致了这些方法难以满足实际工程需要。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的包括提供了一种犁式防冻胀聚热装置及其路基，其能够利用太阳能并转化为热能传递给路基主体，通过对路基主体的平整加热、路基主体易冻胀部位重点冻融调控，有效避免季节冻土区路基主体冻胀、不均匀起伏等工程病害的产生。
[0005]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种犁式防冻胀聚热装置，应用于路基，犁式防冻胀聚热装置包括：
[0007]集热板，用于安装在路基主体的一侧，集热板包括保护底板和安装在保护底板上的超导热板；
[0008]聚热管，包括相互连通的吸热段和放热段，其中，吸热段包括吸热单元和吸热传输单元，吸热传输单元与超导热板搭接、并通过U型固定卡固定，放热段用于插入路基主体内部，超导热板用于吸收太阳能、并传递热量至吸热段，以加热吸热段，吸热段用于将吸收的热量传递至放热段，放热段用于加热路基主体。
[0009]在可选的实施方式中，集热板还包括：
[0010]吸热涂层，覆盖在保护底板和超导热板的上表面。
[0011]在可选的实施方式中，集热板还包括：
[0012]中空透光板，安装在保护底板和超导热板的上方，中空透光板的内部填充有保温气体，中空透光板与超导热板之间的间距大于20mm。
[0013]在可选的实施方式中，集热板还包括：
[0014]保温板，位于保护底板和超导热板之间以及超导热板的两侧。
[0015]在可选的实施方式中，集热板还包括：
[0016]边框，位于保护底板和超导热板的外侧，起到固定和密封整个集热板的作用；
[0017]遮光板，位于边框的顶部，遮光板用于同时满足集热板在冬季集热效率最大化和减小夏季太阳辐射对集热板的加热作用的要求。
[0018]在可选的实施方式中，放热段为圆形管，吸热单元是截面为方形或长方形的金属管，吸热传输单元为圆形金属管。
[0019]在可选的实施方式中，集热板的背面与水平面形成的夹角d为45～90
°
。
[0020]在可选的实施方式中，吸热传输单元的轴线与吸热单元的轴线形成的夹角a，与集热板的背面与水平面形成的夹角d相等。
[0021]在可选的实施方式中，吸热传输单元的金属管壁的底部开设有U型切口，U型切口的中部设置有工质回流延伸片，吸热单元连接在U型切口。
[0022]第二方面，本专利技术提供一种犁式防冻胀聚热路基，犁式防冻胀聚热路基包括路基主体、保温材料和前述实施方式的犁式防冻胀聚热装置，其中，路基主体包括路堤和铺设在路堤上的道砟层；
[0023]保温材料设置在路堤的部分顶面和坡面上，放热段插入路基主体内部。
[0024]本专利技术实施例提供的犁式防冻胀聚热装置及其路基的有益效果包括：
[0025]利用集热板的超导热板吸收太阳能、并传递热量至聚热管的吸热段，以加热吸热段，吸热段将吸收的热量传递至聚热管的放热段，放热段加热路基主体，实现对路基主体的平整加热、路基主体易冻胀部位重点冻融调控，有效避免季节冻土区路基主体冻胀、不均匀起伏等工程病害的产生。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例提供的犁式防冻胀聚热路基的整体正视结构示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例提供的犁式防冻胀聚热路基的整体俯视结构示意图；
[0029]图3为吸热段的放大局部正视图；
[0030]图4为吸热段的放大局部右视图；
[0031]图5为图3中吸热传输单元的内部底部剖面俯视示意图；
[0032]图6为图3中吸热传输单元的内部底部的三维示意图；
[0033]图7为集热板立放时的横剖面结构示意图；
[0034]图8为集热板的俯视示意图；
[0035]图9为集热板沿超导热板的纵剖面结构示意图；
[0036]图10为吸热段的组合正视图；
[0037]图11为吸热段一侧的组合右视图；
[0038]图12为吸热段组合的三维示意图；
[0039]图13为布设聚热管后当年冬季1月15日的模拟地温场示意图。
[0040]图标：1
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犁式防冻胀聚热路基；2
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路基主体；21
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道砟层；22
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路堤；3
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犁式防冻胀聚热装置；4
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聚热管；5
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放热段；6
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绝热段；7
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吸热段；71
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吸热单元；711
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金属管壁；712
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U型切口；713
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工质回流延伸片；72
‑
吸热传输单元；8
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集热板；81
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中空透光板；82
‑
吸热涂层；83
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超导热板；831
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放热端；84
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保温板；85
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保护底板；86
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边框；87
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遮光板；9
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保温材料；10
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种犁式防冻胀聚热装置，应用于路基，其特征在于，所述犁式防冻胀聚热装置包括：集热板(8)，用于安装在路基主体(2)的一侧，所述集热板(8)包括保护底板(85)和安装在所述保护底板(85)上的超导热板(83)；聚热管(4)，包括相互连通的吸热段(7)和放热段(5)，其中，所述吸热段(7)包括吸热单元(71)和吸热传输单元(72)，所述吸热传输单元(72)与所述超导热板(83)搭接、并通过U型固定卡(10)固定，所述放热段(5)用于插入所述路基主体(2)内部，所述超导热板(83)用于吸收太阳能、并传递热量至所述吸热段(7)，以加热所述吸热段(7)，所述吸热段(7)用于将吸收的热量传递至所述放热段(5)，所述放热段(5)用于加热所述路基主体(2)。2.根据权利要求1所述的犁式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述集热板(8)还包括：吸热涂层(82)，覆盖在所述保护底板(85)和所述超导热板(83)的上表面。3.根据权利要求1所述的犁式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述集热板(8)还包括：中空透光板(81)，安装在所述保护底板(85)和所述超导热板(83)的上方，所述中空透光板(81)的内部填充有保温气体，所述中空透光板(81)与所述超导热板(83)之间的间距大于20mm。4.根据权利要求1所述的犁式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述集热板(8)还包括：保温板(84)，位于所述保护底板(85)和所述超导热板(83)之间以及所述超导热板(83)的两侧。5.根据权利要求1所述的犁式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述集热板(8)还包括：边框...
【专利技术属性】
技术研发人员：俞祁浩，郭磊，张文强，
申请(专利权)人：兰州中科寒区工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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