[发明专利]一种季冻区路基冻胀防控的单体分离式供热管及其控制方法

说明书

本发明公开了一种季冻区路基冻胀防控的单体分离式供热管及其控制方法，该供热管包括通过导线和压缩机连接的调控器，与压缩机出口连通且设置于路基冻深层的第一管体和与压缩机入口连通且设置于深部地热能层的第二管体，设置于路基冻深层和深部地热能层的第一温度传感器和第二温度传感器，设置于深部地热能层中的金属热补偿丝。该控制方法中，调控器通过导线分别连接第一温度传感器、第二温度传感器和太阳能控制器,太阳能控制器通过导线分别连接有太阳能电池板、蓄电池和逆变器，所述逆变器通过导线与金属热补偿丝连接。本发明具有可利用太阳能补偿地热能的特点，适用于防止季节性冻土地区冻胀病害。

技术领域

本发明涉及路基工程领域，尤其涉及防治季节性冻土区路基冻胀病害的领域，特别是一种可以利用太阳能补充深度地热能，保证地热能可以稳定向最大冻深层输送的供热装置。

背景技术

冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤，我国的冻土面积广大，占到国土面积的53.5％，其中约75％的交通线路位于季节性冻土和短时冻土区。由于冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征，这导致了在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉，冻土的这一性质严重影响了铁路的行车安全、大大提高了铁路维护成本、阻碍了季冻区经济发展建设。因此，有效解决路基冻胀病害具有重要社会与经济意义。

土质、水分、温度是路基冻胀的三要素，完全控制其中任何一个因素就可避免路基冻胀病害的发生，目前防治措施主要集中在土质和水分上，如换填粗粒土、设置排水口等，但实测结果表明上述措施依旧无法从根本上解决路基冻胀病害。

温度控制上，主要局限于被动防护，如铺设保温板路基、填筑保温护道，但由于冬季路基相对大气处于高温状态，路基依旧会不断向大气中散发热量，进而会因热损过量而降温冻胀。

目前虽有利用地源热泵，主动向路基冻深层输送热量，调节路基热量收支平衡，避免路基降温冻胀的装置，但实际使用过程中，吸热段因快速吸收周围地热能，附近地层的地热能补给速度不足，会使吸热段形成负温区，进而吸热段可能发生冻胀，影响路基平顺程度，且此种装置在地热能不充足的地区无法起到良好的工作效果，有较大局限性。而我国季冻区主要位于高纬度地区，这些地区的太阳能十分充足。

因此，基于我国地热能与太阳能的地理分布情况，使用一种可利用太阳能补充地热能的分离式控温装置，来解决我国季冻区的路基冻胀病害问题有着广阔的应用前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对目前季冻区路基冻胀治理措施仅靠单一地热能或单一太阳能效果不佳的问题，提供了一种可以利用太阳能补偿地热能，并将地热能稳定输送至路基最大冻深层，从而在保证地热能充足稳定的前提下实现防治路基冻胀病害的一种季冻区路基冻胀防控的单体分离式供热管。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：一种季冻区路基冻胀防控的单体分离式供热管，其关键技术在于：包括设置于地面上的压缩机，通过导线和压缩机连接的调控器，与压缩机出口连通且设置于路基冻深层的第一管体和与压缩机入口连通且设置于深部地热能层的第二管体，第一管体的出口和第二管体的入口通过串联在一起的干燥过滤器和毛细管连通，均通过导线和调控器连接的分别设置于路基冻深层和深部地热能层的第一温度传感器和第二温度传感器；

所述调控器通过导线连接有太阳能控制器，所述太阳能控制器通过导线分别连接有太阳能电池板、蓄电池和逆变器，所述逆变器通过导线与设置于深部地热能层中的金属热补偿丝连接。

进一步的，所述第一管体与第二管体分别为盘绕在第一内支撑管上和第二内支撑管上的铜管。

进一步的，所述第一内支撑管和第二内支撑管均为PE材料制成具有一定壁厚的空心长管。

进一步的，所述压缩机出口与第一管体入口以及第二管体出口与干燥过滤器入口之间的铜管外面包裹有保温棉。

进一步的，所述第二内支撑管上端安装有螺旋叶片。