CN112923584B - 光聚式防冻胀聚热装置及其路基 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种光聚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。光聚式防冻胀聚热装置包括聚光罩和聚热管，聚光罩用于安装在路基的外部；聚热管包括相互连通的吸热段和放热段，其中，吸热段插入聚光罩内部，放热段插入路基内部，聚光罩用于将太阳光聚焦至吸热段，以加热吸热段，吸热段还用于将吸收的热量传递至放热段，放热段用于加热路基。本实施例提供光聚式防冻胀聚热装置能够利用太阳能资源，通过对路基地温场平整加热、路基易冻胀部位重点调控，实现路基均衡、平整加热，有效避免季节冻土区路基冻胀、不均匀起伏等工程病害的产生。

Description

光聚式防冻胀聚热装置及其路基

技术领域

本发明涉及季节冻土区工程建设技术领域，具体而言，涉及一种光聚式防冻胀聚热装置及其路基。

背景技术

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7-9月，年平均气温-0.6℃，最冷月1月平均气温为-20.6℃。青藏铁路西格段气候寒冷，气温冻结能力强，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。

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。

发明内容

本发明的目的包括提供一种光聚式防冻胀聚热装置及其路基，其能够利用太阳能资源，通过对路基地温场平整加热、路基易冻胀部位重点调控，实现路基均衡、平整加热，有效避免季节冻土区路基冻胀、不均匀起伏等工程病害的产生。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种光聚式防冻胀聚热装置，光聚式防冻胀聚热装置包括：

聚光罩，用于安装在路基的外部；

聚热管，包括相互连通的吸热段和放热段，其中，吸热段插入聚光罩内部，放热段插入路基内部，聚光罩用于将太阳光聚焦至吸热段，以加热吸热段，吸热段还用于将吸收的热量传递至放热段，放热段用于加热路基。

这样，聚光罩将太阳光聚焦至吸热段，以加热吸热段，放热段用于插入路基中，聚热管的吸热段吸收的热量传递至放热段，由放热段加热路基，使路基始终处于净吸热，并且内部热量不断累积，实现路基均衡、平整加热，从而达到季节冻土区路基冻胀、不均匀起伏等工程病害产生的目的。

在可选的实施方式中，聚光罩包括：

侧框，设置在吸热段的四周；

聚光盖板，连接在侧框的顶部，聚光盖板为锯齿形，聚光盖板用于将太阳光聚焦至吸热段。

这样，聚光罩的结构形式简单，稳定性高，能够较好地适用于恶劣的野外环境。

在可选的实施方式中，聚光盖板包括：

外壳，外壳采用透光材料制成，外壳为锯齿形；

聚光透镜，安装在外壳上，聚光透镜用于将太阳光聚焦至吸热段。

这样，采用聚光透镜将太阳光聚焦至吸热段，技术成熟、成本低，而且聚热效率高。

在可选的实施方式中，外壳包括依次连接的顶壁，相邻两个顶壁之间成预设角度，外壳上每间隔一个顶壁安装一个聚光透镜，聚光透镜相对于水平面向上扬起的角度∠c范围为：30°~60°。

这样，在冬季时段，聚光透镜的入射表面基本垂直于太阳光的入射方向，能够使聚光透镜最大化的接收太阳光，从而提高聚光透镜聚焦的太阳光的强度，提高对吸热段的加热效率。

在可选的实施方式中，每个聚光透镜的长度方向垂直于吸热段的长度方向，多个聚光透镜沿吸热段的长度方向依次排布。

这样，聚光透镜所需的长度较小，并且多个聚光透镜沿吸热段的长度方向依次排布，能够对吸热段的整个长度上的部位进行高效加热。

在可选的实施方式中，聚热管还包括连接在吸热段与放热段之间的过渡段，吸热段的长度方向相对于水平面向下倾斜的角度范围为：0°~30°，过渡段的长度方向平行于路基的坡面，放热段的长度方向相对于水平面向上倾斜的角度范围为：0°~30°。

这样，针对较宽的路基，需要将放热段插入路基的深度较深，在路基中安装聚热管方便，钻孔深度小和数量少，不会改变路基原有的工程结构，保证了原有路基的稳定，施工过程对列车正常行驶不构成影响，有效解决满足列车行驶条件下工程施工难题。

在可选的实施方式中，放热段的长度方向平行于路基的坡面。

这样，针对较窄的路基，放热段插入路基的深度较浅，可以将放热段浅埋在路基的坡面，不会改变路基原有的工程结构，保证了原有路基的稳定，施工过程对列车正常行驶不构成影响，有效解决满足列车行驶条件下工程施工难题。

在可选的实施方式中，光聚式防冻胀聚热装置还包括：

底座，安装在聚光罩的内部，底座位于吸热段的底部，底座上开设有凹槽，凹槽的表面为反光面，反光面用于将太阳光反射至吸热段。

这样，在聚光罩将太阳光聚焦至吸热段的基础上，底座上的反光面可以进一步将太阳光反射至吸热段，提高对吸热段的加热效率。

第二方面，本发明提供一种光聚式防冻胀聚热路基，光聚式防冻胀聚热路基包括路基和前述实施方式任一项的光聚式防冻胀聚热装置，其中，聚光罩安装在路基的外部，放热段插入路基内部。

这样，光聚式防冻胀聚热装置能够利用太阳能资源，通过对路基地温场平整加热、路基易冻胀部位重点调控，实现路基均衡、平整加热，有效避免季节冻土区路基冻胀、不均匀起伏等工程病害的产生。

在可选的实施方式中，光聚式防冻胀聚热路基还包括保温材料层，保温材料层设置在路基的坡面。

这样，保温材料层能够阻止路基内部的热量散失，在昼夜变化过程中有效保证路基内部热量的留存。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，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。

图1为本发明实施例提供的光聚式防冻胀聚热路基的结构示意图；

图2为图1中结构的俯视图；

图3为图1中光聚式防冻胀聚热装置的结构示意图；

图4为图3中结构的右视图；

图5为图2中局部A的放大图；

图6为图5中结构沿剖切线a-a的剖视图；

图7为图5中结构沿剖切线b-b的剖视图；

图8为聚热管的剖视示意图；

图9为图5中结构的左视图；

图10为本发明实施例提供的另一种光聚式防冻胀聚热路基的结构示意图；

图11为路基布设聚热管30天后的模拟计算结果地温场示意图。

图标：1-光聚式防冻胀聚热路基；2-路基；3-保温材料层；4-锚杆；5-光聚式防冻胀聚热装置；6-聚光罩；7-侧框；8-聚光盖板；81-外壳；82-聚光透镜；9-底座；91-凹槽；92-反光面；10-聚热管；11-吸热段；12-过渡段；13-放热段；14-管体；15-吸液芯。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

由于以往关于该类工程病害整治工程措施的研究较为薄弱，工程问题长期影响路基稳定和运行安全。本发明实施例正是针对其中的关键科技问题而提出，从路基冻胀产生的“水、土、温”三个必不可少的要素中的“路基温度”着手，通过本发明实施例提供的装置达到控制温度、防控路基冻胀的目的。

请参考图1和图2，本实施例提供了一种光聚式防冻胀聚热路基1，光聚式防冻胀聚热路基1包括路基2、光聚式防冻胀聚热装置5和保温材料层3。

具体的，请参考图1至图4，光聚式防冻胀聚热装置5包括聚光罩6、聚热管10和底座9。其中，聚光罩6安装在路基2的外部阳光充裕区域。聚光罩6包括侧框7和聚光盖板8，聚光盖板8连接在侧框7的顶部，聚光盖板8为锯齿形。聚热管10包括依次连通的吸热段11、过渡段12和放热段13，其中，吸热段11插入聚光罩6内部，吸热段11与聚光罩6组成密闭容器。放热段13从路基2的坡脚到半坡的范围内插入路基2内部，放热段13的长度横跨路基2的大部分宽度，放热段13的高度位置大致位于路基2的中下位置。聚光盖板8用于将太阳光聚焦至吸热段11，以加热吸热段11，吸热段11还用于将吸收的热量传递至放热段13，放热段13用于加热路基2，使路基2始终处于净吸热，并且内部热量不断累积，实现路基2均衡、平整加热，从而达到季节冻土区路基2冻胀、不均匀起伏等工程病害产生的目的。

具体的，吸热段11的长度方向相对于水平面向下倾斜的角度范围为：0°~30°，具体可以为10°，也就是说，如图1所示，吸热段11的长度沿x方向延伸、且沿y方向的下倾角为10°。过渡段12的长度方向平行于路基2的坡面。放热段13的长度方向相对于水平面的上仰角的角度范围为：0°~30°，具体可以为10°，也就是说，如图1所示，放热段13的长度沿x方向延伸、且沿y方向的上仰角为10°。这样，放热段13以近水平方向插入，在路基2内呈现近水平状态，通过聚热管10间隔一定距离、并排的大量布设，可确保路基2升温过程中地温等值线呈水平状的快速发展，由此有效改善路基2内部水热力相互耦合的作用过程，并进一步提高路基2的稳定性。

请参阅图4，底座9安装在聚光罩6的内部，底座9位于吸热段11的底部，具体可以置于地面上，并支撑起吸热段11，底座9上开设有凹槽91，凹槽91的表面为反光面92，反光面92用于将太阳光反射至吸热段11。这样，在聚光罩6将太阳光聚焦至吸热段11的基础上，底座9上的反光面92可以进一步将太阳光反射至吸热段11，提高对吸热段11的加热效率。

保温材料层3设置在路基2的坡面，可以覆盖路基2的整个坡面，并通过锚杆4固定。在其它实施例中，还可以通过在保温材料层3的外表面覆盖薄层土层或其它材料，以压实固定保温材料层3。保温材料层3可以选用建筑岩棉保温材料或一体保温板。具体的，路基2的阳坡坡面和阴坡坡面都可以设置保温材料层3，能够阻止路基2内部的热量散失，在昼夜变化过程中有效保证路基2内部热量的留存。

请参阅图2、图5~图7，图中箭头表示太阳光的照射方向，聚光盖板8包括外壳81和聚光透镜82，其中，聚光透镜82可以是凸透镜，也可以是菲涅尔透镜。外壳81采用透光材料制成，外壳81为锯齿形，外壳81包括依次连接的顶壁，相邻两个顶壁之间成预设角度，外壳81上每间隔一个顶壁安装一个聚光透镜82，而且，聚光透镜82安装在顶壁的内侧，能够对聚光透镜82起到保护作用。请参阅图6，聚光透镜82相对于水平面的上仰角∠c的角度范围为：30°~60°，该角度需要根据冬季具体地点进行调整。这样，聚光透镜82的入射表面基本垂直于太阳光的入射方向，能够使聚光透镜82最大化的接收太阳光，从而提高聚光透镜82聚焦的太阳光的强度，提高对吸热段11的加热效率。

请参阅图7，吸热段11的位置位于聚光透镜82的焦点上，或者说聚光透镜82控制高度为聚光透镜82的焦距，即使吸热段11的位置位于聚光透镜82的焦点上。

聚光透镜82将太阳光从两侧向中线部位聚焦，通过聚光和聚热，对吸热段11直接加热。吸热段11底部的底座9同时将太阳光反射至吸热段11，提高对吸热段11的加热效率。

请参阅图2，每个聚光透镜82的长度方向垂直于吸热段11的长度方向，多个聚光透镜82沿吸热段11的长度方向依次排布，也就是说，每个聚光透镜82的长度方向平行于y方向，多个聚光透镜82沿x方向依次排布。这样，聚光透镜82所需的长度较小，并且多个聚光透镜82沿吸热段11的长度方向依次排布，能够对吸热段11的整个长度上的部位进行高效加热。

本实施例中的聚光盖板8主要采用系列聚光性能好、聚光效率高的凸透镜相互并联的设计方式，并通过外壳81将其牢固组合在一起，不仅由此提高野外恶劣环境下的稳定性和耐候性，同时也由于聚光罩6在整体装置中处于相对低位，更加有利于整体装置无动力条件下的循环过程。

这里需要说明的是，根据实际现场场地条件和路基2加热需要，聚光罩6可放置于阳坡一侧或阴坡一侧，也可以在路基2两侧布设。

请参阅图8和图9，聚热管10包括管体14、吸液芯15和相变工质（图中未画出），其中，吸液芯15设置在管体14的内壁上，相变工质填充在管体14的内部。这样，吸热段11内部的液态的相变工质吸收聚光罩6和底座9传来的热量转变为汽态，并在气压的推动下移动到放热段13；在放热段13汽态的相变工质冷凝转变为液态，并放出热量，同时，液态的相变工质浸入吸液芯15将产生毛细力，在毛细吸力作用下使得管体14的全壁吸附相变工质，在工作条件下全部壁面的相变工质汽化，由于汽化表面相对没有吸液芯15蒸发面积的成倍增加，使得汽化量和汽态工质数量成倍增加，由此使得整个聚热管10的工作效能成倍增加，同时通过毛细力的作用促进相变工质从放热段13能够顺利回流至吸热段11。为增加相变工质在管体14中从放热段13到吸热段11的回流速率，可以设置多层吸液芯15。如此循环，聚热管10不断将吸热段11吸收的热能高效传输至路基2内部的放热段13，并加热聚热管10周围的土体。

而且，聚热管10内部由于吸液芯15的布设，以及吸热段11相对放热段13存在一定的高度差，在重力、毛细力作用下很容易实现水平热管的功效，实现水平方向的热量的高效传递，由此实现整体装置的无动力高效传热。

本实施例提供的聚热管10除了采用Z字型的，请参阅图10，聚热管10还可以采用折线型的，也就是说，聚热管10的吸热段11与放热段13呈一定角度，这样，可以使吸热段11保持大致水平的设置，便于吸热段11布置，也可以使放热段13延伸至路基2中最需要加热的区域，例如，放热段13可以平行于路基2的坡面进行布设，通过热传导对路基2进行加热。针对较高的路基2，还可以将多个聚热管10沿路基2的坡面进行布设。

可见，在实际应用过程中，可根据路基走向、高低等工程条件，太阳辐射和场地周围环境条件等实际情况，进行聚热管、保温材料层和聚光罩的灵活设置和组合，比如调整聚热管的埋设角度和间距、保温材料层的一侧或两侧的设置，甚至增加一层辅助保温层等，以调整路基地温场升温强度和作用区域，达到最佳地温调控效果。

本实施例提供的光聚式防冻胀聚热装置及其路基可以主要运用于我国西部季节冻土区，充分利用我国西部地区丰富太阳能资源优势，通过路基地温场平整加热、路基易冻胀部位重点调控，实现路基均衡地温调控，保持路基常年正温，有效避免季节冻土区路基冻胀、不均匀起伏等工程病害的产生。

本实施例提供的光聚式防冻胀聚热装置及其路基与现有工程技术相比，至少具有以下优点：

1.与现有注浆工程技术相比，本实施例提供的光聚式防冻胀聚热装置及其路基，首先，聚热管是从路基下部以大致水平的方向向路基内部延伸，主要覆盖路基底部大部分区域，相比现有注浆工程中竖直向下钻孔，可以减少钻孔数量和钻孔深度，其次，现有注浆工程会改变路基的工程结构，本实施例中主要为改变路基热学性质的地温调控，主要作用于路基中水分富集、冻结后产生体积膨胀的区域，不改变路基原有的工程结构；最后，现有注浆工程没有采用保温材料层，本实施例中保温材料层能够阻止路基内部的热量散失，在昼夜变化过程中有效保证路基内部热量的留存；

2.与现有电加热工程技术相比，现有电加热工程通过路基内部电加热措施对路基加热，需要外在电力供给，要求专门电力线路修建和布设，每年不仅大量消耗电力资源，而且内部电子电加热系统在野外使用条件下，发生故障运维成本大，本实施例提供的光聚式防冻胀聚热装置及其路基没有外在动力能源、自主循环，通过充分利用当地丰富太阳能资源，实现对路基加热的目的，节省能源，绿色环保；

综上，实施例提供的光聚式防冻胀聚热装置及其路基与现有工程技术相比具有显著的进步，并且实现对季节冻土区路基病害中冻融关键要素的控制，起到事半功倍的效果，也实现了路基地温等值线水平均衡、对称分布，消除路基热力耦合的差异影响，进一步增强路基力学场稳定。这些都有效避免路基，特别是宽幅路基，不均匀冻胀、纵向开裂等工程病害的产生，保证路基的长期稳定性，因此本发明实施例具有突出科学性和先进性。

在施工方面，本实施例解决了现有工程施工的难题。本实施例中施工部位在路基的一侧或两侧，施工方式为水平打孔，对路基为点式施工，对路基填土钻进速度快，开孔口径小，对路基稳定性没有影响；而且在实施过程中仅为开孔、插孔，没有以往注浆、换填等措施，不会对路基产生大范围扰动和力学性质的改变，这些都进一步保证了原有路基的稳定，施工过程对列车正常行驶不构成影响，实现了在列车行驶条件下工程施工的要求。

聚光罩6采用高度有限、低矮宽大、相互串接方式，不仅增加装置整体在我国西部大风恶劣环境下的稳定性，而且加热单元重心的降低有助于装置的整体热循环推力的形成和增加，并保证整个循环和换热过程的顺畅和高效工作。

为验证本发明实施例提供的光聚式防冻胀聚热装置及其路基的调控效能，结合青藏铁路西宁至格尔木试验工程现场地质情况，进行工程措施作用下的数值模拟仿真计算。

实例：在高度为2.0m、顶面宽度为7.5m的青藏铁路路基阴坡一侧坡面上，在0.5m高度位置水平地将聚热管插入路基的内部，放热段长度为8m，聚热管沿路基的走向间距为2m。在加热系统设置中，加热功率参照现有1m²聚光罩在该类地区加热功率900W，工作时间按照白天10点至下午4点，有效功率按照50%进行折减和计算。为进一步验证该种措施的在不利条件下的有效性，在模拟计算中路基坡面没有铺设保温材料层3。

在该工况下，12月15日设置该聚热管，在当年冬季1月15日，在布设聚聚热管天后的模拟计算结果地温场如图11所示。图11为第30天路基经过一个晚上的散热过程，早晨8:30时刻、外界环境温度最低条件下路基地温剖面图。可以看出，（a）在地温量值特征方面，路基内大部分区域地温处于正温状态，路堤下部持力层、水分较高部位地温处于相对高温区域，最高温度可达18℃；（b）在地温场形态特性方面，地温等值线整体呈现水平、相互平行的形态特性，特别是0℃等温线分布平整，即冻结区域、正温区域相互平行，其中冻结区域在路基上部仅有少量、呈薄层线分布均匀、对称分布，能有效解决冻土工程难题，具体表现如下：

（1）改善了原有路基中心区域温度场温度状态，满足季节冻土区铁路路基温度场调控要求，通过图11可以看出，本具体实施例实施后，路基中心区域、主要持力层的地温均处于正温状态，并在路基中心形成正温、高温土核，同时由于该部分土体水分含量较高、热容量大和聚集热量多，这些都提高了路基对外界环境温度降低的抗冻胀能力；

（2）温度场0℃地温等值线及其他等温线分布完全水平、平整，且冻结区域呈薄层线分布在路基顶部及靠近护坡处，大幅度提高路基稳定性，从图11可以看出，路基温度场分布平整，尤其是0℃等温线分布平整，在路基内整体呈上凸分布，在初春大气降水、冻融交替作用频繁阶段，有利于路基内水分的外排，这将显著消减路基的冻胀量；

（3）消除阴阳坡效应影响，基本消除路基纵向开裂工程病害，从图11可以看出，路面以下的路基温度场基本以路基中心呈对称分布，且路基内温度场等温线分布平整，加上冻结区仅分布在路基顶面及护坡下较薄条形的区域，这将进一步减弱部分冻结部位产生的少量的横向差异冻胀量，进一步消除路基发生纵向开裂的可能。

本实例仅是为了本发明所做的代表性分析，其结论在趋势上（具体数值上会有区别）基本代表本发明所能达到的效果。

此外，模拟计算表明，按照本实施例提供的结构进行季节冻土区铁路修筑，冻土路基在运营期间一直进行热能的存储，路基内冻结区将随运行时间而减小，因此该结构可以满足路基力学稳定性所需要求，并可维持路基长期稳定。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种光聚式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述光聚式防冻胀聚热装置包括：

聚光罩（6），用于安装在路基（2）的外部；

聚热管（10），包括相互连通的吸热段（11）和放热段（13），其中，所述吸热段（11）插入所述聚光罩（6）内部，所述吸热段（11）的长度方向相对于水平面向下倾斜的角度范围为：0°~30°，所述放热段（13）插入所述路基（2）内部，所述放热段（13）的长度方向相对于水平面向上倾斜的角度范围为：0°~30°，所述聚光罩（6）用于将太阳光聚焦至所述吸热段（11），以加热所述吸热段（11），所述吸热段（11）还用于将吸收的热量传递至所述放热段（13），所述放热段（13）用于加热所述路基（2），所述放热段（13）从所述路基（2）的坡脚到半坡的范围内插入所述路基（2）内部；

其中，所述聚光罩（6）用于放置于所述路基（2）的两侧、阳坡一侧或阴坡一侧，所述聚光罩（6）包括：

侧框（7），设置在所述吸热段（11）的四周；

聚光盖板（8），连接在所述侧框（7）的顶部，所述聚光盖板（8）为锯齿形，所述聚光盖板（8）用于将太阳光聚焦至所述吸热段（11）。

2.根据权利要求1所述的光聚式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述聚光盖板（8）包括：

外壳（81），所述外壳（81）采用透光材料制成，所述外壳（81）为锯齿形；

聚光透镜（82），安装在所述外壳（81）内侧上，所述聚光透镜（82）用于将太阳光聚焦至所述吸热段（11）。

3.根据权利要求2所述的光聚式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述外壳（81）包括依次连接的顶壁，相邻两个所述顶壁之间成预设角度，所述外壳（81）上每间隔一个所述顶壁安装一个所述聚光透镜（82），所述聚光透镜（82）相对于水平面向上扬起的角度∠c的范围为：30°~60°。

4.根据权利要求3所述的光聚式防冻胀聚热装置，其特征在于，每个所述聚光透镜（82）的长度方向垂直于所述吸热段（11）的长度方向，多个所述聚光透镜（82）沿所述吸热段（11）的长度方向依次排布。

5.根据权利要求1所述的光聚式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述聚热管（10）还包括连接在所述吸热段（11）与所述放热段（13）之间的过渡段（12），所述过渡段（12）的长度方向平行于所述路基（2）的坡面。

6.根据权利要求1所述的光聚式防冻胀聚热装置，其特征在于，所述光聚式防冻胀聚热装置还包括：

底座（9），安装在所述聚光罩（6）的内部，所述底座（9）位于所述吸热段（11）的底部，所述底座（9）上开设有凹槽（91），所述凹槽（91）的表面为反光面（92），所述反光面（92）用于将太阳光反射至所述吸热段（11）。

7.一种光聚式防冻胀聚热路基，其特征在于，所述光聚式防冻胀聚热路基包括路基（2）和权利要求1~6任一项所述的光聚式防冻胀聚热装置，其中，所述聚光罩（6）安装在所述路基（2）的外部，所述放热段（13）插入所述路基（2）内部。

8.根据权利要求7所述的光聚式防冻胀聚热路基，其特征在于，所述光聚式防冻胀聚热路基还包括保温材料层（3），所述保温材料层（3）设置在所述路基（2）的坡面。

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