RU2720546C1

RU2720546C1 - Hollow control layer of channel type for cooling of slope of roadbed from frozen soil

Info

Publication number: RU2720546C1
Application number: RU2019135164A
Authority: RU
Inventors: Цихао ЮЙ; Цзюньфэн ВАН; Гоюй ЛИ; Чжэньюй ЧЖАН
Original assignee: Институт экологических и инженерных исследований холодных и засушливых регионов, СиЭйЭс
Priority date: 2018-09-05
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2020-05-12
Also published as: CN109137661A; CN209836711U; CN109706813A; CN109706813B

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to construction, namely to mechanics of frozen soils for cooling slope of roadbed from frozen soil. Hollow control layer of the channel type for cooling of the slope of the roadbed from frozen soil, in which the hollow control layer of the channel type is laid on the slope of the roadbed with both its ends located near the upper and lower edge of the slope of the roadbed. Hollow control layer of the channel type has the first ventilation hole near the upper edge of the slope and the second ventilation hole near the lower edge of the slope. First ventilation opening communicates with second ventilation opening to form tunnel for bidirectional air transfer from upper to lower edge of slope and / or from lower to upper edge of slope, to accelerate convective heat transfer of air in hollow control layer of channel type for cooling slope of roadbed. Channel-type hollow control layer comprises several hollow tubes arranged parallel to each other in single- or multilayer structure.

EFFECT: technical result consists in improvement of efficiency of convective heat transfer for slope of roadbed in different conditions, including both positive wind field and reverse wind field.

12 cl, 10 dwg

Description

Область техники, к которой относится настоящее изобретениеFIELD OF THE INVENTION

[0001] Настоящее изобретение относится к области механики мерзлых грунтов и, в частности, к пустотелому регулирующему слою канального типа для охлаждения откоса земляного полотна из мерзлого грунта.[0001] The present invention relates to the field of frozen soil mechanics and, in particular, to a channel-type hollow control layer for cooling the slope of a frozen ground subgrade.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Мерзлый грунт представляет собой вид землистой породы, имеющий температуру ниже примерно 0°С и содержащий лед. При изменении температуры механическая прочность мерзлого грунта может радикально изменяться. В частности, чем ниже температура, тем выше прочность. При температуре ниже примерно -1,5°С мгновенное значение предела прочности мерзлого грунта на сжатие эквивалентно этому показателю обычной горной породы, а при температуре выше примерно -0,5°С и до примерно 0°С его предел прочности на сжатие эквивалентен этому показателю обычного почвенного блока, причем прочность по существу даже утрачивается. Поэтому для обеспечения бесперебойного производства работ и долгосрочной стабильности крупных инженерно-технических сооружений в холодных регионах китайские ученые проводят в холодных регионах систематические научно-практические исследования различных технических методик регулирования температурных полей основания земляного полотна в условиях страны, руководствуясь научной мыслью в части «охлаждения земляного полотна», для крупных проектов общенационального значения, таких как Цинхай-Тибетская железная дорога и Цинхай-Тибетская автодорога в Китае. Одной из ключевых проблем является регулирование откоса земляного полотна.[0002] Frozen soil is a type of earthy rock having a temperature below about 0 ° C and containing ice. With a change in temperature, the mechanical strength of frozen soil can radically change. In particular, the lower the temperature, the higher the strength. At temperatures below about -1.5 ° C, the instantaneous value of the compressive strength of frozen soil is equivalent to that of a conventional rock, and at temperatures above about -0.5 ° C and up to about 0 ° C, its compressive strength is equivalent to this indicator conventional soil block, and the strength is essentially even lost. Therefore, to ensure the smooth operation and long-term stability of large engineering structures in cold regions, Chinese scientists in the cold regions conduct systematic scientific and practical studies of various technical methods for regulating the temperature fields of the subgrade base in the country, guided by scientific thought regarding “subgrade cooling ”, For large projects of national importance, such as the Qinghai-Tibet Railway and the Qinghai-Tibet Highway in China. One of the key problems is the regulation of the slope of the subgrade.

[0003] В настоящее время для решения проблемы теплового воздействия солнечного излучения на откос земляного полотна, для удовлетворения основных требований к механической стабильности и тепловой стабильности земляного полотна из мерзлого грунта, а также для устранения угрозы «эффекта теневого и солнечного откосов» стабильности земляного полотна предложены несколько методик регулирования для земляного полотна из мерзлого грунта, такие как земляное полотно с солнцезащитным экраном, земляное полотно с покрытием из каменной брусчатки (щебенкой), земляное полотно с покрытием из пустотелых блоков и т.п. Указанный «эффект теневого и солнечного откосов» означает, что тепло, поглощаемое солнечным откосом земляного полотна, больше тепла, поглощаемого теневым откосом, и при этом соответствующий мерзлый грунт под солнечным откосом всегда претерпевает более быстрый процесс разрушения и таяния, чем теневой откос, который остается относительно стабильным или претерпевает процесс медленного разрушения. Эффект теневого и солнечного откосов будет вызывать разную скорость повреждения мерзлого грунта на теневом и солнечном откосах и приведет к отличию прочности и стабильности земляного полотна на теневом и солнечном откосах. В выданном заявителю патенте Китая №200510065341.8 под названием «CONCRETE HOLLOW BLOCKS FOR PROTECTING FROZEN SOIL SUBGRADE SLOPE» предлагается покрытие из пустотелых блоков, содержащее пустотелые бетонные блоки, уложенные последовательно и в несколько слоев до определенной толщины на откосе земляного полотна. Преимущества этого покрытия заключаются в обеспечении пустотообразования и лучших эффектов в части охлаждения и стабильности.[0003] Currently, to solve the problem of the thermal effect of solar radiation on the slope of the subgrade, to meet the basic requirements for the mechanical stability and thermal stability of the subgrade from frozen ground, as well as to eliminate the threat of the "shadow and solar slope effect" stability of the subgrade is proposed several regulation techniques for a subgrade with frozen ground, such as an subgrade with a sun screen, an subgrade with a coating of stone pavers (gravel), a subgrade with a coating of hollow blocks, etc. The indicated “shadow and solar slope effect” means that the heat absorbed by the solar slope of the subgrade is greater than the heat absorbed by the shadow slope, and the corresponding frozen ground under the solar slope always undergoes a faster process of destruction and melting than the shadow slope that remains relatively stable or undergoes a process of slow destruction. The effect of shadow and solar slopes will cause different rates of damage to frozen ground on the shadow and solar slopes and will lead to a difference in the strength and stability of the subgrade on the shadow and solar slopes. Chinese Patent No. 200510065341.8, entitled “CONCRETE HOLLOW BLOCKS FOR PROTECTING FROZEN SOIL SUBGRADE SLOPE”, provides a hollow block coating containing hollow concrete blocks laid in series and in several layers to a certain thickness on the slope of the subgrade. The advantages of this coating are to provide void formation and better effects in terms of cooling and stability.

[0004] Следует, однако, отметить, что покрытие из пустотелых блоков имеет ряд недостатков, а именно: (1) поскольку на участке строительства блоки необходимо укладывать по одному вручную вначале рядами вдоль откоса, затем рядами поперек откоса и, наконец, слоями, работы являются трудоемкими, а их эффективность - низкой; и (2) поскольку блоки располагаются и штабелируются вручную, трудно обеспечить абсолютную точность и выравнивание пустотелых блоков, часто происходит несовпадение средних пустотелых блоков, и при этом центральные туннели для потока воздуха сужаются или даже блокируются, что пагубно отражается на эффективности вентиляции и конвективной теплопередачи; (3) если положения вентиляционных отверстий всего покрытия из пустотелых блоков на его конце со стороны обочины дороги при строительстве соблюдаются неточно и выбираются на глаз, плотность потока воздуха внутри пустотелых блоков будет малой, вызывая замедление процесса протекания воздуха, причем обычно процесс протекания воздуха происходит лишь в направлении от нижней бровки откоса к обочине дороги, вызывая слабый эффект конвективной теплопередачи; и (4) поскольку скорость потока внутреннего воздуха относительно мала, как и непрерывное поглощение тепла воздуха, протекающего для передачи тепла, имеет место явление, заключающееся в том, что температура воздуха непрерывно повышается от нижней до верхней бровки откоса земляного полотна, т.е., явление, заключающееся в том, что весь регулирующий слой имеет большую разницу температур, что не способствует полному регулированию температурных полей участка земляного полотна.[0004] However, it should be noted that the coating of hollow blocks has a number of disadvantages, namely: (1) since the blocks must be laid manually one at a time, first in rows along the slope, then in rows across the slope and, finally, in layers, work they are labor intensive, and their effectiveness is low; and (2) since the blocks are positioned and stacked manually, it is difficult to ensure absolute accuracy and alignment of the hollow blocks, the middle hollow blocks often do not coincide, and the central tunnels for the air flow narrow or even block, which adversely affects the efficiency of ventilation and convective heat transfer; (3) if the positions of the ventilation openings of the entire cover from the hollow blocks at its end from the side of the road side are not accurately observed during construction and are chosen by eye, the air flow density inside the hollow blocks will be low, causing a slowdown of the air flow, and usually the air flow only in the direction from the lower edge of the slope to the side of the road, causing a weak effect of convective heat transfer; and (4) since the internal air flow rate is relatively small, as is the continuous absorption of heat from the air flowing for heat transfer, there is a phenomenon in which the air temperature continuously rises from the lower to the upper slope of the subgrade, i.e. , the phenomenon consisting in the fact that the entire regulatory layer has a large temperature difference, which does not contribute to the complete regulation of the temperature fields of the subgrade.

[0005] Эффективность охлаждения согласно известным методикам вряд ли может отвечать требованиям практической инженерии в случае более мощного поглощения тепла и сложного процесса теплопередачи в земляном полотне, особенно в случае, если земляное полотно действующей скоростной автомагистрали имеет большую ширину, и черное дорожное покрытие поглощает больше тепла. Таким образом, желательны методики регулирования для откоса земляного полотна с более высокой эффективностью охлаждения. Следовательно, имеется необходимость разработать пустотелый регулирующий слой канального типа для охлаждения откоса земляного полотна из мерзлого грунта, который позволит устранить вышеупомянутые недостатки.[0005] The cooling efficiency according to known methods is unlikely to meet the requirements of practical engineering in the case of a more powerful heat absorption and complex heat transfer process in the subgrade, especially if the subgrade of the existing expressway is wider and the black road surface absorbs more heat . Thus, control techniques for sloping a subgrade with higher cooling efficiency are desirable. Therefore, there is a need to develop a channel-type hollow control layer for cooling the slope of the subgrade from frozen ground, which will eliminate the aforementioned disadvantages.

Краткое раскрытие настоящего изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

[0006] Одной целью настоящего изобретения является создание пустотелого регулирующего слоя канального типа для охлаждения откоса земляного полотна из мерзлого грунта. Указанный пустотелый регулирующий слой канального типа укладывается на откосе земляного полотна с его концами, расположенными возле верхней и нижней бровки откоса земляного полотна. Пустотелый регулирующий слой канального типа имеет первое вентиляционное отверстие возле верхней бровки откоса и второе вентиляционное отверстие возле нижней бровки откоса. Первое вентиляционное отверстие сообщается со вторым вентиляционным отверстием для образования туннеля для двунаправленной передачи воздуха от верхней к нижней бровке откоса и/или от нижней к верхней бровке откоса, чтобы ускорить конвективную теплопередачу воздуха в пустотелом регулирующем слое канального типа для охлаждения откоса земляного полотна. Пустотелый регулирующий слой канального типа содержит несколько пустотелых труб, расположенных параллельно друг другу в одно- или многослойной структуре.[0006] One object of the present invention is to provide a channel-type hollow control layer for cooling the slope of a frozen ground subgrade. The specified hollow control layer of the channel type is laid on the slope of the subgrade with its ends located near the upper and lower edges of the slope of the subgrade. The channel-type hollow control layer has a first ventilation hole near the upper edge of the slope and a second ventilation hole near the lower edge of the slope. The first ventilation opening communicates with the second ventilation opening for a bi-directional air transfer from the upper to the lower edge of the slope and / or from the lower to the upper edge of the slope in order to accelerate the convective heat transfer of air in the channel-type hollow control layer to cool the slope of the subgrade. The channel-type hollow control layer contains several hollow pipes arranged parallel to each other in a single or multilayer structure.

[0007] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, несколько пустотелых труб могут укладываться на откосе земляного полотна в первом направлении, параллельном откосу земляного полотна и перпендикулярном продольному направлению земляного полотна, причем каждая пустотелая труба имеет первое отверстие и второе отверстие, при этом комбинация первых отверстий нескольких пустотелых труб образует первое вентиляционное отверстие, а комбинация вторых отверстий нескольких пустотелых труб образует второе вентиляционное отверстие.[0007] As for the channel-type hollow control layer, several hollow pipes can be laid on the slope of the subgrade in a first direction parallel to the slope of the subgrade and perpendicular to the longitudinal direction of the subgrade, with each hollow pipe having a first opening and a second opening, the combination of the first the holes of several hollow pipes forms a first ventilation hole, and the combination of the second holes of several hollow pipes forms a second ventilation hole.

[0008] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, по меньшей мере одно из первого отверстия и второго отверстия по меньшей мере одной из пустотелых труб в нижнем слое может предусматриваться с вентиляционной дверцей.[0008] As for the channel-type hollow control layer, at least one of the first hole and the second hole of at least one of the hollow pipes in the lower layer may be provided with a ventilation door.

[0009] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, стенка по меньшей мере одной пустотелой трубы в нижнем слое может предусматриваться с несколькими вентиляционными отверстиями.[0009] As for the channel-type hollow control layer, the wall of the at least one hollow pipe in the lower layer may be provided with several ventilation holes.

[0010] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, он может дополнительно содержать собирающую холод конструкцию, расположенную по меньшей мере в одной пустотелой трубе в нижнем слое и выполненную с возможностью поглощения энергии холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы.[0010] As for the channel-type hollow control layer, it may further comprise a cold-collecting structure located in at least one hollow pipe in the lower layer and configured to absorb cold energy to counteract the temperature increase inside the hollow pipe.

[0011] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального тип, собирающая холод конструкция может содержать основание, расположенное внизу пустотелой трубы в направлении длины пустотелой трубы, и несколько перегородок, расположенных на основании с интервалами в направлении длины пустотелой трубы, так что жидкость, втекающая в пустотелую трубу, блокируется между двумя соседними перегородками, чтобы уменьшать температуру на нижней поверхности пустотелой трубы посредством эндотермического фазового превращения, происходящего при испарении жидкости в процессе конвективной теплопередачи внутри пустотелой трубы, и/или чтобы при снижении температуры воздуха поглощать энергию холода, а при повышении температуры воздуха высвобождать энергию холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы.[0011] As for the channel-type hollow control layer, the cold-collecting structure may comprise a base located below the hollow pipe in the direction of the length of the hollow pipe, and several partitions located on the base at intervals in the direction of the length of the hollow pipe, so that liquid flowing into the hollow the pipe is blocked between two adjacent partitions in order to reduce the temperature on the bottom surface of the hollow pipe by means of the endothermic phase transformation that occurs during the evaporation of the liquid during convective heat transfer inside the hollow pipe, and / or to absorb cold energy when the air temperature decreases, and when the air temperature rises release cold energy to counter the rise in temperature inside a hollow pipe.

[0012] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, собирающая холод конструкция может содержать одно или несколько тел аккумулирования энергии, расположенных в пустотелой трубе в направлении длины пустотелой трубы и выполненных с возможностью поглощения энергии холода при снижении температуры воздуха и высвобождения энергии холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы при повышении температуры воздуха.[0012] As for the channel-type hollow control layer, the cold-collecting structure may comprise one or more energy storage bodies located in the hollow pipe in the direction of the length of the hollow pipe and configured to absorb cold energy while lowering air temperature and releasing cold energy to counteract the increase temperature inside the hollow pipe with increasing air temperature.

[0013] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, тело аккумулирования энергии может содержать корпус и жидкую среду аккумулирования энергии, предусмотренную в корпусе. Жидкая среда аккумулирования энергии предназначена для поглощения энергии холода при снижении температуры воздуха и высвобождения энергии холода при повышении температуры воздуха для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы.[0013] As for the channel-type hollow control layer, the energy storage body may comprise a housing and a liquid energy storage medium provided in the housing. The liquid energy storage medium is designed to absorb cold energy while lowering air temperature and releasing cold energy when air temperature rises to counteract the temperature increase inside the hollow pipe.

[0014] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, несколько пустотелых труб могут соединяться между собой посредством крепежных деталей и/или устройств позиционирования.[0014] As for the channel-type hollow control layer, several hollow pipes can be interconnected by means of fasteners and / or positioning devices.

[0015] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, пустотелый регулирующий слой канального типа может дополнительно содержать узел ветрового дефлектора, расположенный над первым вентиляционным отверстием и предназначенный для увеличения потока воздуха внутри нескольких пустотелых труб.[0015] As for the channel-type hollow control layer, the channel-type hollow control layer may further comprise a wind deflector assembly located above the first ventilation opening and intended to increase the air flow inside several hollow pipes.

[0016] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, узел ветрового дефлектора может содержать подпорку, расположенную на верху откоса, и ветровой дефлектор, установленный на подпорке и имеющий угол наклона.[0016] As for the channel-type hollow control layer, the wind deflector assembly may include a backup located at the top of the slope and a wind deflector mounted on the backup and having an angle of inclination.

[0017] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, он дополнительно содержит слой изолирующего материала, уложенный поверх одного слоя или нескольких слоев нескольких пустотелых труб.[0017] As for the channel-type hollow control layer, it further comprises an insulating material layer laid on top of one layer or several layers of several hollow pipes.

[0018] Вышеописанные схемы подходят как для земляного полотна обычной высоты, так и для земляного полотна высокой отсыпки. Однако очевидно, что если вышеописанные схемы реализуются для земляного полотна высокой отсыпки, это означает, что используется большое число пустотелых труб, и стоимость строительства высока. На этой основе, учитывая, что земляное полотно высокой отсыпки имеет следующие особенности, т.е. площадь откоса по обе стороны земляного полотна начала превышать площадь черного дорожного покрытия, и, поскольку высота земляного полотна увеличивается, отношение откоса по обе стороны земляного полотна к наружной поверхности всего земляного полотна становится больше, вследствие эффекта сопротивления теплопередаче отсыпки земляного полотна, чем дальше дорожное покрытие от подошвы земляного полотна, тем труднее будет передавать тепло, поглощенное дорожным покрытием, на нижнюю поверхность земляного полотна, причем большая часть тепла, поглощенного земляным полотном, приходится на нижний откос земляного полотна. Следовательно, регулирование температуры в основных частях поглощения тепла и теплопередачи земляного полотна может позволить добиться более высокого отношения производительность/цена.[0018] The above schemes are suitable for a subgrade of normal height, and for a subgrade of high filling. However, it is obvious that if the above schemes are implemented for a subgrade with high filling, this means that a large number of hollow pipes are used, and the construction cost is high. On this basis, taking into account that the subgrade of high dumping has the following features, i.e. the slope on both sides of the roadbed began to exceed the area of the black road surface, and as the height of the roadbed increases, the ratio of the slope on both sides of the roadbed to the outer surface of the whole roadbed becomes larger due to the heat transfer resistance of the bedding of the subgrade, the farther the road surface from the bottom of the subgrade, the more difficult it will be to transfer the heat absorbed by the pavement to the lower surface of the subgrade, with most of the heat absorbed by the subgrade is on the lower slope of the subgrade. Therefore, temperature control in the main parts of heat absorption and heat transfer of the subgrade can achieve a higher performance / price ratio.

[0019] Предлагаемый пустотелый регулирующий слой канального типа для охлаждения откоса земляного полотна из мерзлого грунта имеет по меньшей мере следующие преимущества на техническими решениями известного уровня техники.[0019] The proposed channel-type hollow control layer for cooling the slope of a subgrade of frozen ground has at least the following advantages on the technical solutions of the prior art.

[0020] Во-первых, предлагается новый механизм конвективной теплопередачи для откоса земляного полотна в условия обратного направления ветра, который может, в частности, решить проблему низкой эффективности теплопередачи обычных методик регулирования для солнечного откоса земляного полотна зимой и проблему, заключающуюся в том, что стабильности объектов дорожного строительства в условиях мерзлых грунтов в долгосрочном аспекте угрожает «эффект теневого и солнечного откосов». В настоящем изобретении высшая точка первого вентиляционного отверстия (называемого также наветренным отверстием) пустотелого регулирующего слоя канального типа находится на расстоянии от примерно -90 см до примерно 150 см от поверхности дороги, что означает, что по меньшей мере часть наветренного отверстия или даже все оно может эффективно перехватывать и втягивать воздух в обратном поле ветра с относительно высокой скоростью потока, тем самым создавая процесс конвективной теплопередачи пустотелого регулирующего слоя в условиях обратного поля ветра. Настоящее изобретение предусматривает полное использование низкотемпературной окружающей среды в районе мерзлых грунтов Цинхай-Тибетского нагорья зимой, причем окружающая среда находится в условиях обратного направления ветра с относительно высокой скоростью ветра; значительно снижает температуру солнечного откоса земляного полотна; и находит путь для фундаментального решения проблемы «эффекта теневого и солнечного откосов» земляного полотна.[0020] Firstly, a new convective heat transfer mechanism is proposed for sloping the subgrade under conditions of reverse wind direction, which can, in particular, solve the problem of low heat transfer efficiency of conventional regulation techniques for solar slope subgrade in winter and the problem that in the long term, the “shadow and solar slope effect” threatens the stability of road construction facilities in frozen soils. In the present invention, the highest point of the first ventilation hole (also called the windward hole) of the channel-type hollow control layer is at a distance of about -90 cm to about 150 cm from the road surface, which means that at least part of the windward hole or even all of it can effectively intercept and draw in air in the reverse wind field with a relatively high flow rate, thereby creating a convective heat transfer process of the hollow control layer under reverse conditions th wind field. The present invention provides for the full use of the low-temperature environment in the frozen soil region of the Qinghai-Tibet Plateau in winter, and the environment is in the opposite direction of the wind with a relatively high wind speed; significantly reduces the temperature of the solar slope of the subgrade; and finds a way to fundamentally solve the problem of the "effect of shadow and solar slopes" of the subgrade.

[0021] Во-вторых, настоящее изобретение позволяет реализовать процесс конвективной теплопередачи для откоса земляного полотна в разных условиях, включая как положительное поле ветра, так и обратное поле ветра. В соответствии с настоящим изобретением процесс конвективной теплопередачи воздуха внутри пустотелого регулирующего слоя может происходить от нижней бровки земляного полотна до обочины дороги и может также происходить от обочины дороги до нижней бровки земляного полотна, т.е. образован механизм двунаправленной конвективной теплопередачи. Благодаря этому механизму тепловые граничные условия солнечного и теневого откосов земляного полотна по существу близки или даже идентичны, что полностью изменяет неблагоприятное состояние большой разности температур между солнечным и теневым откосами в известном уровне техники, при этом указанная разность имеет среднегодовое среднее значение от примерно 3°С до примерно 8°С и максимум летом от примерно 10°С до примерно 20°С Кроме того, в практической инженерии механизм регулирования для земляного полотна обычно расположен на стороне солнечного откоса, так что повышение эффективности охлаждения является значительным, особенно на Цинхай-Тибетском нагорье зимой или в других случаях низкой температуры окружающей среды. Таким образом, настоящее изобретение позволяет полностью устранить пагубные влияния на стабильность земляного полотна, обусловленные «эффектом теневого и солнечного откосов», повысить стабильность земляного полотна и значительно изменить дилеммы большой разности температур вдоль откоса и трудности равномерного регулирования температуры в условия медленной конвективной теплопередачи существующих инженерных методик регулирования для откосов.[0021] Secondly, the present invention allows the convective heat transfer process to slope the subgrade under various conditions, including both a positive wind field and a reverse wind field. In accordance with the present invention, the process of convective heat transfer of air inside the hollow control layer can occur from the lower edge of the subgrade to the side of the road and can also occur from the side of the road to the bottom edge of the subgrade, i.e. a bi-directional convective heat transfer mechanism is formed. Due to this mechanism, the thermal boundary conditions of the sun and shadow slopes of the subgrade are substantially close or even identical, which completely changes the unfavorable state of the large temperature difference between the sun and shadow slopes in the prior art, and this difference has an average annual average of about 3 ° C. up to about 8 ° C and a maximum in summer from about 10 ° C to about 20 ° C. In addition, in practical engineering, the regulation mechanism for the subgrade is usually located on the side of the slope, so that the increase in cooling efficiency is significant, especially in the Qinghai-Tibet Plateau in winter or other cases of low ambient temperature. Thus, the present invention allows to completely eliminate the detrimental effects on the stability of the subgrade due to the "effect of shadow and solar slopes", to increase the stability of the subgrade and significantly change the dilemmas of the large temperature difference along the slope and the difficulty of uniform temperature control in the conditions of slow convective heat transfer of existing engineering methods regulation for slopes.

[0022] В-третьих, эффективность конвективной теплопередачи повышается также благодаря следующим характеристикам настоящего изобретения. Настоящее изобретение характеризуется целостной конструкцией каждой из пустотелых труб, образующих пустотелый регулирующий слой. Эта целостная конструкция пустотелой трубы означает объединение в одно целое и проходимость туннеля для конвекции воздуха, всесторонне улучшенные по сравнению с метами известного уровня техники. Соответственно, поток воздуха в регулирующем слое увеличивается, время прохождения сокращается, и эффективность конвективной теплопередачи значительно повышается.[0022] Third, convective heat transfer efficiency is also enhanced by the following characteristics of the present invention. The present invention is characterized by a holistic design of each of the hollow pipes forming a hollow control layer. This holistic hollow tube design means the integration into a single unit and the passage of the tunnel for convection of air, comprehensively improved in comparison with the methods of the prior art. Accordingly, the air flow in the control layer increases, the travel time is reduced, and the convective heat transfer efficiency is significantly increased.

[0023] Испытания потока воздуха по месту с использованием дыма показывают, что для рабочих условий двухслойного пустотелого регулирующего слоя канального типа, уложенного на откосе земляного полотна с самой нижней точкой наветренного отверстия вровень с поверхностью дороги и с диаметром трубы примерно 25 см (см. фиг. 1), когда источник дыма расположен на расстоянии примерно 30 см и высоте примерно 15 см от отверстия, доля рассеянного дыма, протекающего через пустотелый регулирующий слой, составляет 100% как в положительном поле ветра, так и в обратном поле ветра, и от примерно 90% до 100% при других условиях направления ветра. Однако по сравнению с другими техническими методиками, например, покрытие откоса бетонными пустотелыми блоками с наилучшей стабильностью и эффективностью, в условиях положительного направления ветра рассеянный дым лишь частично протекает через пустотелый регулирующий слой в доле менее 10%, причем его основная часть сосредотачивается в нижней части слоя из пустотелых блоков, причем с увеличением высоты дым непрерывно просачивался из швов между пустотелыми блоками. При обратном направлении ветра или других условиях поля ветра эта доля по существу равняется нулю.[0023] On-site tests of air flow using smoke show that for the operating conditions of a two-layer hollow channel-type control layer laid on the slope of the subgrade with the lowest point of the windward hole flush with the road surface and with a pipe diameter of about 25 cm (see FIG. .1) when the smoke source is located at a distance of about 30 cm and a height of about 15 cm from the hole, the fraction of the scattered smoke flowing through the hollow control layer is 100% both in the positive wind field and in the reverse wind field, and from about 90% to 100% under other conditions of wind direction. However, in comparison with other technical methods, for example, covering the slope with concrete hollow blocks with the best stability and efficiency, in conditions of a positive wind direction, the scattered smoke only partially flows through the hollow control layer in a fraction of less than 10%, and its main part is concentrated in the lower part of the layer from hollow blocks, and with increasing height, smoke continuously seeped from the seams between the hollow blocks. Under the opposite direction of the wind or other conditions of the wind field, this fraction essentially equals zero.

[0024] Опыт по месту доказал, что благодаря созданию и значительному улучшению беспрепятственности пустотелого регулирующего слоя могут полностью использоваться не только положительное и обратное поля ветра, но и условия косого направления ветра с большим отношением и разными углами, например, в процессе конвективной теплопередачи в регулирующем слое откоса. Из-за подобия физических конструктивных признаков использование поля ветра и достигаемые преимущественные эффекты подобных конструктивных признаков несомненно ожидаются такими же или подобными. Поэтому заключение по результатам вышеописанного испытания применимо и к другим вариантам осуществления настоящего изобретения.[0024] On-site experience has proven that, thanks to the creation and significant improvement in the unimpededness of the hollow control layer, not only the positive and reverse wind fields can be fully used, but also oblique wind direction conditions with a large ratio and different angles, for example, in the process of convective heat transfer in the control slope layer. Due to the similarity of physical design features, the use of a wind field and the predominant effects achieved by such design features are undoubtedly expected to be the same or similar. Therefore, the conclusion based on the results of the test described above applies to other embodiments of the present invention.

[0025] Таким образом, настоящее изобретение позволяет в основном добиться конвективной теплопередачи и регулирования температуры откоса при всех условиях поля ветра. Условия поля ветра, используемые при других методиках регулирования, являются, главным образом, условия положительного поля ветра, а другие условия поля ветра почти не могут использоваться. Лишь благодаря значительному повышению эффективности конвективной теплопередачи и исключительным преимуществам пустотелого регулирующего слоя может быть достигнуто значительное повышение эффективности охлаждения откоса земляного полотна.[0025] Thus, the present invention can mainly achieve convective heat transfer and regulate the temperature of the slope under all conditions of the wind field. The conditions of the wind field used with other control techniques are mainly the conditions of the positive wind field, and other conditions of the wind field can hardly be used. Only due to a significant increase in the efficiency of convective heat transfer and the exceptional advantages of the hollow control layer can a significant increase in the cooling efficiency of the slope of the subgrade be achieved.

[0026] В-четвертых, в случае земляного полотна высокой отсыпки пустотелый регулирующий слой канального типа располагается, главным образом, на нижней части откоса. Преимущества такого расположения заключаются в том, что при этом полностью используются характеристика теплопередачи земляного полотна и вентиляционная характеристика регулирующего слоя канального типа, и, кроме того, в наибольшей степени обеспечивается экономия материалов и достигается высокое отношение производительность/цена. Результаты расчетов на моделях показывают, что вентиляционная характеристика пустотелого регулирующего слоя канального типа такова, что вентиляционная характеристика и характеристика теплопередачи, например, количество вентиляции, поддерживаются стабильными, и вентиляция и теплопередача могут отвечать требованиям к охлаждению высокого земляного полотна благодаря наличию и значительному усилению «эффекта дымовой трубы» в регулирующем слое в направлении от нижней бровки откоса к обочине дороги (без учета проблемы использования обратного поля ветра), если высота достигает примерно 4 м.[0026] Fourth, in the case of a high-bed subgrade, the channel-type hollow control layer is located mainly on the lower part of the slope. The advantages of this arrangement are that it fully utilizes the heat transfer characteristic of the subgrade and the ventilation characteristic of the control layer of the channel type, and, in addition, the material is saved to the greatest extent and a high performance / price ratio is achieved. The results of calculations on models show that the ventilation characteristic of a channel-type hollow control layer is such that the ventilation characteristic and heat transfer characteristic, for example, the amount of ventilation, are kept stable, and ventilation and heat transfer can meet the requirements for cooling a high subgrade due to the presence and significant enhancement of the “effect” chimney ”in the control layer in the direction from the lower edge of the slope to the side of the road (without taking into account the problem of using the reverse wind field), if the height reaches about 4 m.

[0027] В-пятых, одной из характеристик настоящего изобретения является быстрое осуществление полного охлаждения всего откоса земляного полотна через откос. Следует отметить, что откос земляного полотна является наиболее важным туннелем теплопередачи железной дороги, то есть, настоящее изобретение позволяет реализовать охлаждение с наибольшей эффективностью в наиболее важном месте теплопередачи земляного полотна железной дороги и добиться двойного результата вдвое меньшими усилиями. Результаты вычислений на аналоговых моделирующих устройствах показывают, что основание из мерзлого грунта земляного полотна железной дороги из мерзлого грунта всегда поддерживается при отрицательной температуре на уровне примерно -3,0°C, что может полностью обеспечивать стабильность земляного полотна из мерзлого грунта при реализации методик, предусмотренных в настоящей заявке, с учетом того, что в следующие 50 лет температура окружающей среды Цинхай-Тибетского нагорья повысится примерно на 2,6°С.[0027] Fifth, one of the characteristics of the present invention is the rapid implementation of the complete cooling of the entire slope of the subgrade through the slope. It should be noted that the slope of the subgrade is the most important heat transfer tunnel of the railway, that is, the present invention allows cooling to be implemented with the greatest efficiency in the most important heat transfer site of the subgrade of the railway and to achieve a double result by half with less effort. The results of calculations on analog modeling devices show that the foundation from the frozen ground of the railway subgrade from frozen ground is always maintained at a negative temperature of about -3.0 ° C, which can fully ensure the stability of the frozen ground subgrade when implementing the methods provided in this application, taking into account the fact that in the next 50 years the ambient temperature of the Qinghai-Tibet Plateau will increase by about 2.6 ° C.

Краткое описание фигурBrief Description of the Figures

[0028] Далее приводятся подробные ссылки на варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых иллюстрируются на прилагаемых фигурах, где:[0028] The following are detailed references to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying figures, where:

[0029] На фиг. 1 представлен схематический вид, на котором показана структура первого варианта осуществления пустотелого регулирующего слоя канального типа в соответствии с настоящим изобретением.[0029] FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a first embodiment of a channel-type hollow control layer in accordance with the present invention.

[0030] На фиг. 2 представлен вид сбоку фиг. 1.[0030] FIG. 2 is a side view of FIG. 1.

[0031] На фиг. 3 представлен вид сбоку второго варианта осуществления пустотелого регулирующего слоя канального типа в соответствии с настоящим изобретением.[0031] FIG. 3 is a side view of a second embodiment of a channel-type hollow control layer in accordance with the present invention.

[0032] На фиг. 4 представлен разрез собирающей холод конструкции.[0032] FIG. 4 is a sectional view of a cold collecting structure.

[0033] На фиг. 5 представлен вид сбоку собирающей холод конструкции.[0033] FIG. 5 is a side view of a cold collecting structure.

[0034] На фиг. 6 представлен разрез узла собирающей холод конструкции и пустотелой трубы, показанной для примера как пустотелая труба с шестигранным поперечным сечением.[0034] FIG. 6 is a sectional view of a cold-collecting structure assembly and a hollow pipe, shown as an example as a hollow pipe with a hexagonal cross section.

[0035] На фиг. 7 представлен вид сбоку узла собирающей холод конструкции и пустотелой трубы.[0035] FIG. 7 is a side view of a cold-collecting structure assembly and a hollow pipe.

[0036] На фиг. 8 представлен вид сбоку третьего варианта осуществления пустотелого регулирующего слоя канального типа в соответствии с настоящим изобретением.[0036] FIG. 8 is a side view of a third embodiment of a channel-type hollow control layer in accordance with the present invention.

[0037] На фиг. 9 представлен вид сбоку четвертого варианта осуществления пустотелого регулирующего слоя канального типа в соответствии с настоящим изобретением.[0037] In FIG. 9 is a side view of a fourth embodiment of a channel-type hollow control layer in accordance with the present invention.

[0038] На фиг. 10 представлен вид сбоку пятого варианта осуществления пустотелого регулирующего слоя канального типа в соответствии с настоящим изобретением.[0038] FIG. 10 is a side view of a fifth embodiment of a channel-type hollow control layer in accordance with the present invention.

Подробное раскрытие предпочтительного варианта осуществленияDetailed disclosure of a preferred embodiment

[0039] Далее приводится подробное раскрытие настоящего изобретения на примере иллюстративных вариантов осуществления. Однако следует понимать, что любой элемент, структура или признак в одном варианте осуществления могут успешно использоваться в других вариантах осуществления без дополнительного раскрытия.[0039] The following is a detailed disclosure of the present invention as an example of illustrative embodiments. However, it should be understood that any element, structure, or feature in one embodiment can be successfully used in other embodiments without further disclosure.

[0040] По результатам исследований заявитель установил, что, хотя направления ветра в районах мерзлых грунтов Цинхай-Тибетского нагорья, где проходит Цинхай-Тибетская автодорога в Китае, в разные времена года, особенно зимой, меняются, в основном поток воздуха протекает в направлении от теневого откоса Р3 в сторону солнечного откоса Р1. То есть, имеется поле ветра через дорогу с одной ее стороны на другую, т.е., обратное поле ветра. В процессе протекания потока воздуха в поле ветра вследствие блокирующего и выдавливающего действия земляного полотна для протекающего потока воздуха во всем поле ветра скорость ветра у поверхности Р2 дороги резко повышается, когда поток воздуха пересекает дорогу. При пересечении дороги и прохождении по верхней точке обочины дороги протекающий поток воздуха с повышенной скоростью пребывает под действием инерции, при этом его скорость по-прежнему остается большой, поскольку зона отрицательного давления воздуха, создаваемая спускающимся откосом, создает явление нисходящего потока воздуха и отклоняющегося потока воздуха. Максимальная глубина действия в условиях высокой скорости ветра может достигать примерно -100 см ниже поверхности дороги. Следовательно, когда воздух протекает через верхнюю точку обочины дороги, зона, в которой скорость ветра является относительно высокой, может достигать пределов от примерно -100 см до примерно 150 см по (вертикальной) высоте от поверхности дороги, при этом указанная зона называется также зоной высокой скорости потока.[0040] Based on the results of the studies, the applicant found that although the wind directions in the frozen soils of the Qinghai-Tibet Highlands, where the Qinghai-Tibet Highway in China passes, change at different times of the year, especially in winter, mainly the air flow is in the direction from shadow slope P3 towards the solar slope P1. That is, there is a wind field across the road from one side to the other, i.e., a reverse wind field. In the process of the flow of air in the wind field due to the blocking and extruding action of the subgrade for the flowing air flow in the entire wind field, the wind speed at the road surface P2 sharply increases when the air flow crosses the road. When crossing the road and passing along the upper point of the roadside, the flowing air stream with increased speed is under the action of inertia, while its speed remains large, since the zone of negative air pressure created by the descending slope creates the phenomenon of a downward air flow and a deviating air flow . The maximum depth of action in conditions of high wind speed can reach approximately -100 cm below the surface of the road. Therefore, when air flows through the upper point of the roadside, the zone in which the wind speed is relatively high can reach limits from about -100 cm to about 150 cm in the (vertical) height from the road surface, and this zone is also called the high zone flow rates.

[0041] С учетом опыта отсыпки земляного полотна на участках мерзлых грунтов Цинхай-Тибетской автодороги и Цинхай-Тибетской железной дороги земляные полотна можно разбить на разные типы в зависимости от его высоты. Земляное полотно с высотой менее или равной, например, 4 м называется земляным полотном нормальной высоты, а земляное полотно с высотой более, например, 4 м, называется земляным полотном высокой отсыпки (а также высоким земляным полотном). Из опыта строительства земляное полотно Цинхай-Тибетской автодороги на участках мерзлых грунтов имеет, в основном, высоту от примерно 2,5 м до примерно 3 м, а земляное полотно Цинхай-Тибетской железной дороги имеет, в основном, высоту от примерно 4 м до примерно 5 м.[0041] Given the experience of filling the subgrade on the frozen ground of the Qinghai-Tibet Highway and the Qinghai-Tibet Railway, subgrade can be divided into different types depending on its height. A roadbed with a height less than or equal to, for example, 4 m is called a roadbed of normal height, and a roadbed with a height of more than 4 m, is called a high-bed roadbed (and also a high roadbed). From the experience of construction, the subgrade of the Qinghai-Tibet highway on frozen ground sections has a height of about 2.5 m to about 3 m, and the subgrade of the Qinghai-Tibet railway mainly has a height of about 4 m to about 5 m

[0042] Фактором, вызывающим протекание воздуха, является разность давлений воздуха, при этом давление воздуха состоит из статического давления и динамического давления. Статическое давление - это давление, когда воздух неподвижен, или фоновое давление. Для воздуха в открытом пространстве на определенной отметке высоты (такой как в пределах высоты около 50 м) барометрическое статическое давление по существу одинаково. Динамическое давление - это давление, создаваемое кинетической энергией при движении воздуха. Когда на пути потока воздуха создается препятствие, такое как отверстие с наветренной стороны земляного полотна в слое вентиляции и теплопередачи, созданном при вышеупомянутых условиях в соответствии с настоящим изобретением, на поверхности препятствия создается давление. То есть, между передним и задним концами препятствия создается разность давлений, представляющая собой разность динамических давлений воздуха. Для пределов высоты для обычного земляного полотна или высокого земляного полотна в соответствии с настоящим изобретением при условии, что верхний конец слоя вентиляции и теплопередачи предусмотрен вблизи обочины дороги или над ней, разность динамических давлений между верхним и нижним концами слоя вентиляции и теплопередачи всегда существует и является по существу одинаковой без изменения с высотой земляного полотна. Между тем, динамическая разность является достаточной, чтобы вызывать быстрое протекание воздуха и теплопередачу в предлагаемом регулирующем слое. Следовательно, вышеупомянутые признаки поля ветра приемлемы для земляных полотен обеих высот.[0042] The factor causing the flow of air is the pressure difference of the air, while the air pressure consists of static pressure and dynamic pressure. Static pressure is the pressure when the air is stationary, or background pressure. For open air at a certain elevation (such as within a height of about 50 m), the barometric static pressure is essentially the same. Dynamic pressure is the pressure created by kinetic energy as air moves. When an obstruction is created in the airflow path, such as a hole on the windward side of the subgrade in the ventilation and heat transfer layer created under the above conditions in accordance with the present invention, pressure is created on the surface of the obstruction. That is, a pressure difference is created between the front and rear ends of the obstacle, which is the difference in dynamic air pressures. For height limits for a conventional subgrade or high subgrade in accordance with the present invention, provided that the upper end of the ventilation and heat transfer layer is provided near or above the roadside, the dynamic pressure difference between the upper and lower ends of the ventilation and heat transfer layer always exists and is essentially the same without changing the height of the subgrade. Meanwhile, the dynamic difference is sufficient to cause the rapid flow of air and heat transfer in the proposed regulatory layer. Therefore, the aforementioned wind field features are acceptable for earthen canvases of both heights.

[0043] В природных условиях температура воздуха всегда ниже температуры поверхности земли. Теоретически, механизм охлаждения мер регулирования откоса заключается не только в экранировании нагревающего действия солнечного излучения, но и в функции охлаждения откоса посредством процесса протекания воздуха под экраном. Однако в известном уровне техники специалисты в данной области техники не увязывают надлежащим образом вышеупомянутые признаки поля ветра с разработкой и применением методик регулирования параметров откоса, и поэтому общая эффективность охлаждения существующих методик регулирования параметров откоса низка. Конкретный предлагаемый пустотелый регулирующий слой канального типа конструктивно исполняется и располагается так, чтобы полностью использовать условия поля ветра по месту, и, таким образом, существенно повышает эффективность охлаждения.[0043] Under natural conditions, the air temperature is always below the surface temperature of the earth. Theoretically, the cooling mechanism of slope control measures consists not only in screening the heating effect of solar radiation, but also in the function of cooling the slope by means of the air flowing under the screen. However, in the prior art, those skilled in the art do not adequately link the aforementioned wind field features with the development and application of methods for regulating slope parameters, and therefore, the overall cooling efficiency of existing methods for regulating slope parameters is low. The particular proposed channel-type hollow control layer is structurally executed and positioned in such a way as to fully utilize the conditions of the wind field in place, and thus significantly increase the cooling efficiency.

[0044] Предлагается пустотелый регулирующий слой канального типа для охлаждения откоса земляного полотна из мерзлого грунта, приемлемый как для земляного полотна обычной высоты, так и для земляного полотна высокой отсыпки. На фиг. 1 представлен схематический вид, на котором показана структура первого варианта осуществления предлагаемого пустотелого регулирующего слоя канального типа. На фиг. 2 представлен вид сбоку варианта осуществления, показанного на фиг. 1. Как показано на фиг. 1-2, пустотелый регулирующий слой укладывается на откос Р1 земляного полотна в первом направлении X, которое может быть параллельным откосу земляного полотна и перпендикулярным продольному направлению земляного полотна. Откос Р1 земляного полотна на обоих своих концах соединяется с верхом Р2 и низом Р4 откоса. Пустотелый регулирующий слой канального типа имеет первое вентиляционное отверстие K1 рядом с верхом Р2 откоса и второе вентиляционное отверстие К2 рядом с низом Р4 откоса. Первое вентиляционное отверстие K1 сообщается со вторым вентиляционным отверстием К2 для образования туннеля для двунаправленной передачи воздуха сверху вниз откоса и/или снизу вверх откоса для ускорения конвекции воздуха в пустотелом регулирующем слое канального типа, чтобы ускорить конвективную теплопередачу воздуха в пустотелом регулирующем слое канального типа для охлаждения откоса земляного полотна. Пустотелый регулирующий слой канального типа содержит несколько пустотелых труб 11, расположенных параллельно друг другу в одно- или многослойной структуре.[0044] A channel-type hollow control layer is proposed for cooling the slope of a subgrade of frozen ground, acceptable for a subgrade of normal height and a subgrade of high dumping level. In FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a first embodiment of the proposed hollow channel-type control layer. In FIG. 2 is a side view of the embodiment shown in FIG. 1. As shown in FIG. 1-2, the hollow control layer is laid on the slope P1 of the subgrade in the first direction X, which may be parallel to the slope of the subgrade and perpendicular to the longitudinal direction of the subgrade. The slope P1 of the subgrade at both its ends is connected with the top of P2 and the bottom P4 of the slope. The channel-type hollow control layer has a first ventilation hole K1 near the top of the slope P2 and a second ventilation hole K2 near the bottom of the slope P4. The first air vent K1 communicates with the second air vent K2 to form a tunnel for bi-directional air flow from the top to the bottom of the slope and / or bottom to top of the slope to accelerate air convection in the channel-type hollow control layer in order to accelerate the convective heat transfer of air in the channel-type hollow channel-type control layer for cooling slope of the subgrade. The channel-type hollow control layer comprises several hollow pipes 11 located parallel to each other in a single or multilayer structure.

[0045] Комбинация первых отверстий 111 пустотелых труб 11 образует первое вентиляционное отверстие К1, а комбинация вторых отверстий 112 пустотелых труб 11 образует второе вентиляционное отверстие К2.[0045] The combination of the first holes 111 of the hollow pipes 11 forms a first ventilation hole K1, and the combination of the second holes 112 of the hollow pipes 11 forms a second ventilation hole K2.

[0046] Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения наивысшая точка первого вентиляционного отверстия K1 находится на расстоянии от около -90 см до около 150 см от поверхности дороги, что, однако, не является ограничением объема настоящего изобретения. Расположение, при котором наивысшая точка первого вентиляционного отверстия K1 пустотелого регулирующего слоя находится в положении от приблизительно -90 см до приблизительно 150 см от верха Р2 откоса, означает, что первое вентиляционное отверстие K1 частично или полностью находится в зоне высокой скорости потока с относительно более высокой скоростью воздуха у поверхности дороги, и при этом часть первого вентиляционного отверстия K1 в зоне высокой скорости потока может эффективно перехватывать и втягивать воздух в обратимом поле ветра с относительно высокой скоростью потока.[0046] According to one preferred embodiment of the present invention, the highest point of the first ventilation opening K1 is at a distance of from about -90 cm to about 150 cm from the road surface, which, however, is not a limitation of the scope of the present invention. The location at which the highest point of the first ventilation hole K1 of the hollow control layer is in a position of from about -90 cm to about 150 cm from the top of the slope P2 means that the first ventilation hole K1 is partially or completely in the high flow rate zone with a relatively higher the air velocity at the surface of the road, and at the same time, part of the first ventilation hole K1 in the high-velocity zone can effectively intercept and draw in air in a reversible wind field with a relatively high flow velocity.

[0047] Учитывая измененный процесс направления ветра и характеристики, заключающиеся в том, что скорость ветра у поверхности дороги повышается, в случае, если наивысшая точка первого вентиляционного отверстия K1 выше верха Р2 откоса примерно на 0-150 см, скорость потока и плотность воздуха в пространстве конвективной теплопередачи внутри пустотелого регулирующего слоя (что относится, главным образом, к внутренним пространствам пустотелых труб 11 в зоне высокой скорости потока) можно значительно повысить, и при этом воздух, протекающий от нижней бровки откоса до обочины дороги и от обочины дороги к нижней бровке откоса земляного полотна, может эффективно и в значительной мере обеспечивать охлаждающее действие посредством вентиляции.[0047] Considering the altered wind direction process and the characteristics that the wind speed near the road surface increases, if the highest point of the first ventilation hole K1 is above the slope top P2 by about 0-150 cm, the flow velocity and air density in the convective heat transfer space inside the hollow control layer (which relates mainly to the internal spaces of the hollow pipes 11 in the high flow rate zone) can be significantly increased, and the air flowing from the lower edge of the slope to the side of the road and from the side of the road to the lower edge the slope of the subgrade, can effectively and significantly provide a cooling effect through ventilation.

[0048] В случае если наивысшая точка первого вентиляционного отверстия K1 ниже верха Р2 откоса или на одном уровне с ним, т.е. в положении примерно от -90 см до 0 см от верха Р2, когда ветер дует в обратном направлении (от верхней к нижней бровке откоса), зона отрицательного давления воздуха, созданная спускающимся откосом, создает явление нисходящего потока воздуха и отклоняющегося потока воздуха, так что и эта часть воздуха может также протекать через пространство конвективной теплопередачи для охлаждения. То есть, такое расположение с первым вентиляционным отверстием K1 ниже поверхности дороги примерно на -90-0 см также может обеспечивать достижение лучшего охлаждающего действия, одновременно экономя строительные материалы и снижая стоимость строительства.[0048] In case the highest point of the first ventilation opening K1 is lower than the top of the slope P2 or at the same level with it, i.e. at a position of about -90 cm to 0 cm from the top of P2, when the wind blows in the opposite direction (from the top to the bottom edge of the slope), the negative air pressure zone created by the descending slope creates a downward air flow and a deviating air stream, so that and this part of the air can also flow through the convective heat transfer space for cooling. That is, such an arrangement with the first ventilation opening K1 below the road surface by about -90-0 cm can also achieve better cooling effect, while saving building materials and lowering the cost of construction.

[0049] Кроме того, самая нижняя точка первого вентиляционного отверстия K1 может располагаться на расстоянии, равном или более примерно -100 см от поверхности дороги, при этом первое вентиляционное отверстие K1 пустотелого регулирующего слоя канального типа находится полностью в зоне высокой скорости потока. Естественно, для достижения наиболее значительного охлаждающего действия самая нижняя точка первого вентиляционного отверстия K1 пустотелого регулирующего слоя канального типа альтернативно может располагаться на уровне, по существу совпадающим с поверхностью дороги, например, в пределах или выше примерно ±10 см от поверхности дороги.[0049] Furthermore, the lowest point of the first ventilation hole K1 may be located at a distance equal to or greater than about -100 cm from the road surface, with the first ventilation hole K1 of the channel-type hollow control layer being completely in the high flow rate zone. Naturally, to achieve the most significant cooling effect, the lowest point of the first ventilation hole K1 of the channel-type hollow control layer can alternatively be located at a level substantially coinciding with the road surface, for example, within or above about ± 10 cm from the road surface.

[0050] Предлагаемый пустотелый регулирующий слой канального типа может эффективно использовать условие обратного поля ветра с направлением ветра, перпендикулярным направлению дороги, а также может эффективно использовать условие обратного поля ветра с направлением ветра по диагонали к направлению дороги, тем самым обеспечивая эффективное использование всех условий поля ветра.[0050] The proposed hollow channel-type control layer can effectively use the reverse wind field condition with the wind direction perpendicular to the road direction, and can also effectively use the reverse wind field condition with the wind direction diagonally to the road direction, thereby ensuring the effective use of all field conditions the wind.

[0051] В известном уровне техники данной специалисты в области техники не увязывают надлежащим образом вышеупомянутые признаки поля ветра с разработкой и применением методик регулирования откоса, и поэтому общая эффективность охлаждения существующих методик регулирования откоса является низкой. Например, мера в виде солнцезащитного экрана имеет малый зазор из-за ограничения, вносимого экстремальными погодными условиями нагорья, и поэтому первое вентиляционное отверстие K1 не может быть полностью открытым; альтернативно, солнцезащитный экран легко рвется при сильном ветре. Что касается методики в виде покрытия каменной брусчаткой (щебенкой), слой камня регулирующей брусчатки представляет собой рыхлую, проходимую структуру. Методике в виде покрытия пустотелым камнем присущ недостаток, заключающийся в свободном разделении на множество сегментов с плохими объединением в одно целое и проходимостью. Эти методики не имеют целостной конструкции стенки трубы и проходимой структуры верхнего и нижнего концов, как предлагается в настоящем изобретении, и с ними трудно эффективно перехватывать и использовать обратное поле ветра.[0051] In the prior art, those skilled in the art do not appropriately link the aforementioned wind field features with the development and application of slope control techniques, and therefore the overall cooling efficiency of existing slope control techniques is low. For example, a measure in the form of a sun screen has a small gap due to the restriction imposed by extreme weather conditions of the highlands, and therefore the first ventilation opening K1 cannot be completely open; alternatively, the sunscreen easily breaks in strong winds. As for the technique in the form of a coating of stone pavers (gravel), the layer of stone of the regulating pavers is a loose, passable structure. The method in the form of a hollow stone coating has a disadvantage in that it is freely divided into many segments with poor integration into one whole and cross-country ability. These techniques do not have a holistic structure of the pipe wall and the passable structure of the upper and lower ends, as proposed in the present invention, and it is difficult to effectively intercept and use the reverse wind field with them.

[0052] Каждая из пустотелых труб 11 имеет целостную конструкцию с внутренним пространством для конвективной теплопередачи, находящимся в сообщении от верха до низа и полностью проходимым, причем стенка трубы является сплошной для обеспечения свободного протекания воздуха. В частности, поскольку в настоящем изобретении эффективно используются характеристики, заключающиеся в том, что скорость ветра возле дорожного покрытия в обратном поле ветра повышается, скорость воздуха в пустотелых трубах 11 в обратном поле ветра выше, чем в естественных условиях, тем самым дополнительно усиливая действие механизма двунаправленной теплопередачи. Кроме того, целостная конструкция пустотелых труб 11, находящаяся в сообщении от верха до низа, позволяет с одной стороны выполнять строительные работы удобно и быстро, а с другой стороны обеспечивает беспрепятственность внутри для пространства конвективной теплопередачи и усиливает действие конвективной теплопередачи.[0052] Each of the hollow pipes 11 has an integral structure with an interior space for convective heat transfer in communication from top to bottom and completely passable, the pipe wall being continuous to allow free flow of air. In particular, since the present invention effectively uses the characteristics that the wind speed near the road surface in the reverse wind field increases, the air speed in the hollow pipes 11 in the reverse wind field is higher than in natural conditions, thereby further enhancing the mechanism bidirectional heat transfer. In addition, the hollow design of the hollow pipes 11, which is in communication from top to bottom, allows you to perform construction work conveniently and quickly on the one hand, and on the other hand provides unobstructed interior space for convective heat transfer and enhances the effect of convective heat transfer.

[0053] Оба конца пустотелой трубы 11 могут представлять собой открытые отверстия без каких-либо управляющих частей, что является простым и удобным решением. Пустотелая труба 11 может выполняться имеющей толщину стенки от примерно 5 мм до примерно 30 мм и отверстие (диаметр круга) от примерно 5 см до примерно 40 см. Кроме того, пустотелая труба 11 может быть пустотелой трубой с тонкими стенками и большим отверстием. Образование туннеля конвективной теплопередачи с большим отверстием дополнительно обеспечивает беспрепятственность процесса протекания воздуха в пустотелом регулирующем слое канального типа и позволяет значительно увеличить скорость воздуха. Поскольку пустотелый регулирующий слой канального типа расположен выше откоса земляного полотна без эффекта нагрузки, толщина стенки трубы должна отвечать требованиям только к механической стабильности и выдерживать нагрузку от строительных механизмов, которые воздействуют на слой после его укладки. Поэтому может использоваться тонкостенная конструкция, что снижает расходы на материалы, а также способствует повышению отношения площади сечения прохода для вентиляции к площади сечения стенок каждой пустотелой трубы 11. Кроме того, пустотелая труба 11 может изготавливаться из бетона, металла, пластика и т.п. и иметь поперечное сечение в виде круга, квадрата, треугольника, ромба и т.п.[0053] Both ends of the hollow pipe 11 can be open holes without any control parts, which is a simple and convenient solution. The hollow pipe 11 can be made having a wall thickness of from about 5 mm to about 30 mm and an opening (circle diameter) of from about 5 cm to about 40 cm. In addition, the hollow pipe 11 can be a hollow pipe with thin walls and a large hole. The formation of a convective heat transfer tunnel with a large hole additionally provides unhindered air flow in the channel-type hollow control layer and allows a significant increase in air speed. Since the channel-type hollow control layer is located above the slope of the subgrade without the effect of load, the pipe wall thickness must meet the requirements only for mechanical stability and withstand the load from construction mechanisms that act on the layer after laying. Therefore, a thin-walled structure can be used, which reduces material costs, and also helps to increase the ratio of the cross-sectional area of the ventilation passage to the cross-sectional area of the walls of each hollow pipe 11. In addition, the hollow pipe 11 can be made of concrete, metal, plastic, and the like. and have a cross section in the form of a circle, square, triangle, rhombus, etc.

[0054] Кроме того, пустотелая труба 11 может быть бетонной пустотелой трубой, изготовленной из слоя оболочки из цементной ткани трубчатой формы посредством процессов объемного формования, увлажнения водой и выдерживания. Слой оболочки из цементной ткани изготавливается из цементной ткани (или цементного одеяла, или цементного войлока), которая представляет собой структуру трехмерной ткани, полностью объединенную с цементной смесью, и до смачивания обладает характеристиками мягкости и сгибаемоости, как обычная ткань, и может быстро отвердевать и формоваться после увлажнения водой и насыщения. Слой оболочки из цементной ткани, изготовленный из цементной ткани, до увлажнения водой может соответствовать одиночной пустотелой трубе или, альтернативно, нескольким пустотелым трубам, соединенным параллельно. Применение цементной ткани обеспечивает транспортировку, погрузку и разгрузку с малыми расходами на транспортировку, а также простой, быстрый и эффективный процесс строительства. Для получения более подробной информации см. более раннюю заявку на получения патента Китая №201810443498.7 под названием «COOLING STRUCTURE OF FROZEN SOIL SUBGRADE AND HOLLOW LAYER STACKED STRUCTURE FOR COOLING», поданную этим же заявителем.[0054] Furthermore, the hollow pipe 11 may be a concrete hollow pipe made from a shell layer of a cement-shaped tubular fabric by means of volumetric molding, wetting, and aging processes. The shell layer of the cement fabric is made of cement fabric (or cement blanket, or cement felt), which is a three-dimensional fabric structure, fully combined with the cement mixture, and before wetting, has the characteristics of softness and bendability, like a normal fabric, and can quickly harden and to form after being moistened with water and saturated. A cement fabric sheath layer made of cement fabric, prior to being wetted with water, may correspond to a single hollow pipe or, alternatively, several hollow pipes connected in parallel. The use of cement fabric provides transportation, loading and unloading with low transportation costs, as well as a simple, fast and efficient construction process. For more information, see the earlier application for Chinese Patent No. 201810443498.7 entitled “COOLING STRUCTURE OF FROZEN SOIL SUBGRADE AND HOLLOW LAYER STACKED STRUCTURE FOR COOLING” filed by the same applicant.

[0055] Следует отметить, что, если пустотелый регулирующий слой представляет собой многослойную структуру с участком (по меньшей мере 10 см) первого вентиляционного отверстия K1, который находится в зоне высокой скорости потока, пустотелые трубы 11 нижнего слоя могут неэффективно захватывать и втягивать воздух в обратное поле ветра. Однако охлаждающее действие пустотелых труб 11 верхнего слоя, создаваемое конвективной теплопередачей, может передаваться вниз, и воздух в пустотелых трубах 11 нижнего слоя не является полностью неподвижным, поскольку в практическом применении число слоев в пустотелом регулирующем слое мало, а отверстие пустотелых труб 11 не очень большое. Поэтому даже в этом случае предлагаемый пустотелый регулирующий слой все равно может обеспечивать хорошее охлаждающее действие для склона.[0055] It should be noted that if the hollow control layer is a multilayer structure with a portion (at least 10 cm) of the first ventilation hole K1 that is in the high flow rate zone, the hollow pipes 11 of the lower layer may inefficiently trap and draw air into reverse wind field. However, the cooling effect of the hollow pipes 11 of the upper layer created by convective heat transfer can be transmitted downward, and the air in the hollow pipes 11 of the lower layer is not completely stationary, since in practical applications the number of layers in the hollow control layer is small, and the opening of the hollow pipes 11 is not very large . Therefore, even in this case, the proposed hollow control layer can still provide a good cooling effect for the slope.

[0056] По сравнению с однослойной структурой многослойная структура может лучше блокировать вторичное излучение (т.е. процесс, в котором верхний слой пустотелого регулирующего слоя нагревает излучением внутреннюю или нижнюю поверхности после того, как верхний слой нагрет солнечным излучением). Температура в слое, который ближе к склону, является более низкой. Очевидно, что в аналогичной ситуации, если первое вентиляционное отверстие K1 всего пустотелого регулирующего слоя находится полностью в зоне высокой скорости потока, многослойная структура обладает лучшим эффектом охлаждения откоса земляного полотна, чем однослойная структура.[0056] Compared to a single-layer structure, the multi-layer structure can better block secondary radiation (ie, a process in which the upper layer of the hollow control layer heats the inner or lower surfaces after the upper layer is heated by solar radiation). The temperature in the layer that is closer to the slope is lower. Obviously, in a similar situation, if the first ventilation hole K1 of the entire hollow control layer is completely in the zone of high flow rate, the multilayer structure has a better effect of cooling the slope of the subgrade than a single layer structure.

[0057] Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения второе вентиляционное отверстие K2 пустотелого регулирующего слоя канального типа расположено возле нижней бровки откоса и может находиться прямо у нижней бровки откоса или, альтернативно, в месте, отстоящем примерно на 0-3 м в сторону низа Р4 откоса, в зависимости от обстоятельств. В случае последнего решения может обеспечиваться лучшее охлаждение в большем диапазоне.[0057] According to the first embodiment of the present invention, the second ventilation hole K2 of the channel-type hollow control layer is located near the lower edge of the slope and can be located directly at the lower edge of the slope or, alternatively, at a location approximately 0-3 m away from the bottom of the slope P4 , as the case may be. In the case of the latter solution, better cooling in a larger range can be provided.

[0058] Кроме того, пустотелый регулирующий слой дополнительно содержит узел 2 ветрового дефлектора, расположенный выше первого вентиляционного отверстия K1 и предназначенный для усиления потока воздуха внутри нескольких пустотелых труб 11. Один конец откоса Р1 земляного полотна соединен с верхом Р2 откоса. Согласно этому варианту осуществления узел 2 ветрового дефлектора дополнительно содержит подпорку 21, предусмотренную на верху Р2 откоса, и ветровой дефлектор 22, установленный на подпорке 21. Ветровой дефлектор 22 имеет угол 0 наклона, который представляет собой угол между ветровым дефлектором 22 и вертикальной линией и находится в пределах от примерно 0° до примерно 30°. Ветровой дефлектор 22 предназначен для увязки с процессом протекания воздуха внутри пустотелых труб 11 или под солнцезащитным экраном. Функции ветрового дефлектора 22 в части противоветровой защиты и отклонения ветра дополнительно повышают плотность потока воздуха, протекающего в пространстве конвективной теплопередачи пустотелого регулирующего слоя, и ускоряют и усиливают процесс протекания воздуха. В дополнение к функции отклонения ветра ветровой дефлектор 22 выполняет также функцию защиты дорожного движения. Предлагаемый ветровой дефлектор 22 может реализовываться как дорожное ограждение современной автомагистрали лишь с небольшими изменениями. Кроме того, поскольку предлагаемое устройство защиты откоса находится выше поверхности дороги и сзади ветрового дефлектора 22, функция ветрового дефлектора 22 в части защиты и безопасности дополнительно усиливается.[0058] In addition, the hollow control layer further comprises a wind deflector assembly 2 located above the first ventilation opening K1 and intended to enhance the air flow inside several hollow pipes 11. One end of the slope P1 of the subgrade is connected to the top P2 of the slope. According to this embodiment, the wind deflector assembly 2 further comprises a backup 21 provided at the top of the slope P2, and a wind deflector 22 mounted on the backup 21. The wind deflector 22 has a tilt angle of 0, which is the angle between the wind deflector 22 and the vertical line and is located ranging from about 0 ° to about 30 °. The wind deflector 22 is designed to link with the process of air flow inside the hollow pipes 11 or under the sun screen. The functions of the wind deflector 22 in terms of anti-wind protection and wind deflection additionally increase the density of the air flow flowing in the convective heat transfer space of the hollow control layer, and accelerate and enhance the process of air flow. In addition to the function of deflecting the wind, the wind deflector 22 also has a traffic protection function. The proposed wind deflector 22 can be implemented as a road fence of a modern highway with only minor changes. In addition, since the proposed slope protection device is located above the road surface and behind the wind deflector 22, the function of the wind deflector 22 in terms of protection and safety is further enhanced.

[0059] Следует отметить, что хотя этот вариант осуществления предусмотрен с узлом 2 ветрового дефлектора, настоящее изобретение этим решением не ограничивается. Согласно другому варианту осуществления узел 2 ветрового дефлектора может быть упущен.[0059] It should be noted that although this embodiment is provided with the wind deflector assembly 2, the present invention is not limited to this solution. According to another embodiment, the wind deflector assembly 2 may be missed.

[0060] На фиг. 3 представлен вид сбоку второго варианта осуществления пустотелого регулирующего слоя канального типа в соответствии с настоящим изобретением, на фиг. 4 представлен разрез собирающей холод конструкции, и на фиг. 5 представлен вид сбоку собирающей холод конструкции. Пустотелый регулирующий слой канального типа, показанный на фиг. 3-5, имеет структуру, подобную структуре пустотелого регулирующего слоя канального типа, показанного на фиг. 2. Повторное описание одинаковой структуры и одинаковых компонентов не приводится. Ниже описываются лишь отличающиеся детали.[0060] FIG. 3 is a side view of a second embodiment of a channel-type hollow control layer in accordance with the present invention; FIG. 4 is a sectional view of a cold collecting structure, and FIG. 5 is a side view of a cold collecting structure. The channel-type hollow control layer shown in FIG. 3-5, has a structure similar to that of the hollow channel-type control layer shown in FIG. 2. A repeated description of the same structure and the same components is not given. Only the differing details are described below.

[0061] Согласно этому варианту осуществления первое отверстие 111 и второе отверстие 112 по меньшей мере одной из пустотелых труб 11 нижнего слоя пустотелого регулирующего слоя канального типа предусмотрены с вентиляционными дверцами 3. Вентиляционная дверца 3 выполнена с возможностью регулировки степени открытия отверстия автоматически или вручную, чтобы точно регулировать охлаждающее действие пустотелого регулирующего слоя канального типа. Оба конца пустотелых труб 11 открываются только в том случае, если пустотелые трубы 11 вентилируются и выполняют функции конвективной теплопередачи. Вентиляционные дверцы 3 могут иметь механический или интеллектуальный привод. Для получения более подробной информации см. заявку на выдачу патента Китая №201620205154.9 под названием «SPRING BALANCED TYPE REGULATORY SUBGRADE CONVECTION HEAT TRANSFER STRUCTURE» и заявку на патент Китая №201620594519.1 под названием «INTELLIGENT AND EFFICIENT REGULATORY SUBGRADE CONVECTION HEAT TRANSFER», поданные этим же заявителем.[0061] According to this embodiment, the first hole 111 and the second hole 112 of at least one of the hollow pipes 11 of the lower layer of the channel-type hollow control layer are provided with ventilation doors 3. The ventilation door 3 is configured to adjust the opening degree of the opening automatically or manually so that precisely regulate the cooling effect of the channel-type hollow control layer. Both ends of the hollow pipes 11 open only if the hollow pipes 11 are ventilated and perform convective heat transfer functions. The ventilation doors 3 may have a mechanical or intelligent drive. For more information, see Chinese Patent Application No. 201620205154.9 entitled “SPRING BALANCED TYPE REGULATORY SUBGRADE CONVECTION HEAT TRANSFER STRUCTURE” and Chinese Patent Application No. 201620594519.1 entitled “INTELLIGENT AND EFFICIENT REGULATORY SUBGRADE CONVECTION HEAT TRANS the applicant.

[0062] Следует отметить, что согласно этому варианту осуществления с вентиляционными дверцами 3 предусмотрены как первое отверстие 111, так и второе отверстие 112, что не является ограничением объема настоящего изобретения. Согласно другим вариантам осуществления вентиляционная дверца 3 может предусматриваться только в одном из первого отверстия 111 и второго отверстия 112.[0062] It should be noted that according to this embodiment, both the first opening 111 and the second opening 112 are provided with ventilation doors 3, which is not a limitation of the scope of the present invention. According to other embodiments, a ventilation door 3 may be provided in only one of the first opening 111 and the second opening 112.

[0063] Кроме того, стенка по меньшей мере одной из пустотелых труб 11 в нижнем слое предусмотрена с несколькими вентиляционными отверстиями 113. Вентиляционная дверца 3 выполнена с возможностью автоматического регулирования соответствующего отверстия трубы с закрытием в дневное время и открытием ночью. Когда вентиляционная дверца 3 открыта ночью, внутри пустотелой трубы 11 в нижнем слое происходит мощный процесс конвективной теплопередачи, при этом участвовать в процессе конвективной теплопередачи через вентиляционные отверстия 113 может также воздух снаружи трубы и/или у поверхности земли.[0063] In addition, the wall of at least one of the hollow pipes 11 in the lower layer is provided with several ventilation openings 113. The ventilation door 3 is configured to automatically adjust the corresponding pipe opening with closing during the day and opening at night. When the ventilation door 3 is open at night, a powerful convective heat transfer process takes place inside the hollow pipe 11 in the lower layer, and air outside the pipe and / or near the ground can also participate in the convective heat transfer through the ventilation holes 113.

[0064] Кроме того, пустотелый регулирующий слой канального типа дополнительно содержит собирающую холод конструкцию, расположенную по меньшей мере в одной из пустотелых труб 11 в нижнем слое. Собирающая холод конструкция поглощает энергию холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы 11. Следует отметить, что если пустотелый регулирующий слой канального типа представляет собой многослойную структуру, пустотелые трубы 11 в верхнем слое также могут выполнять функцию экранирования пустотелых труб 11 в нижнем слое. Хотя пустотелые регулирующие слои канального типа, показанные на фиг. 2 и 3, имеют два слоя, настоящее изобретение этим решением не ограничивается. Следует отметить, что по меньшей мере один слой пустотелых труб 11 может плотно располагаться и укладываться на пустотелые трубы 11 в нижнем слое, чтобы образовать двухслойную или многослойную структуру, в которой нижний слой собирает холод, а верхний слой вентилирует.[0064] In addition, the channel-type hollow control layer further comprises a cold-collecting structure located in at least one of the hollow pipes 11 in the lower layer. The cold-collecting structure absorbs cold energy to counteract the temperature increase inside the hollow pipe 11. It should be noted that if the channel-type hollow control layer is a multilayer structure, the hollow pipes 11 in the upper layer can also perform the function of shielding the hollow pipes 11 in the lower layer. Although the hollow channel-type control layers shown in FIG. 2 and 3, have two layers, the present invention is not limited to this solution. It should be noted that at least one layer of hollow pipes 11 can be densely positioned and laid on hollow pipes 11 in the lower layer to form a two-layer or multilayer structure in which the lower layer collects cold and the upper layer vents.

[0065] Собирающая холод конструкция содержит основание 41, расположенное внизу пустотелой трубы 11 в направлении длины пустотелой трубы 11; и несколько перегородок 42, расположенных на основании 41 с интервалами в направлении длины пустотелых труб 11. Если в пустотелую трубу 11 протекает жидкость, она блокируется между двумя соседними перегородками 42, чтобы уменьшить температуру на нижней поверхности пустотелой трубы 11 посредством эндотермического фазового превращения, происходящего при испарении жидкости в процессе конвективной теплопередачи внутри трубы. Дополнительно или альтернативно, при снижении температуры воздуха жидкость может поглощать энергию холода, а при повышении температуры воздуха высвобождать энергию холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы 11.[0065] The cold-collecting structure comprises a base 41 located at the bottom of the hollow pipe 11 in the length direction of the hollow pipe 11; and several partitions 42 located on the base 41 with intervals in the length direction of the hollow pipes 11. If liquid flows into the hollow pipe 11, it is blocked between two adjacent partitions 42 to reduce the temperature on the lower surface of the hollow pipe 11 by means of the endothermic phase transformation that occurs when evaporation of a liquid during convective heat transfer inside a pipe. Additionally or alternatively, when the air temperature decreases, the liquid can absorb the energy of the cold, and when the air temperature rises, release the energy of the cold to counteract the temperature increase inside the hollow pipe 11.

[0066] Следует отметить, что в этом варианте осуществления жидкость может представлять собой дождевую воду, поглощающую энергию холода для превращения в твердое состояние при температуре воздуха ниже 0°С и высвобождающую энергию холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы 11 при температуре воздуха выше 0°С Однако настоящее изобретение этим решением не ограничивается. Согласно другому варианту осуществления жидкость может непосредственно вводиться в пустотелую трубу 11.[0066] It should be noted that in this embodiment, the liquid may be rainwater, absorbing cold energy to solidify at an air temperature below 0 ° C and releasing cold energy to counteract the temperature rise inside the hollow pipe 11 at an air temperature above 0 ° C. However, the present invention is not limited to this solution. According to another embodiment, the liquid can be directly introduced into the hollow pipe 11.

[0067] Кроме того, собирающая холод конструкция содержит несколько тел 43 аккумулирования энергии, расположенных в пустотелой трубе 11 в направлении длины пустотелой трубы 11. При снижении температуры воздуха ночью тела 43 аккумулирования энергии поглощают энергию холода, а когда в дневное время температура воздуха повышается, тела 43 аккумулирования энергии высвобождают энергию холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы. Каждое из тел 43 аккумулирования энергии содержит корпус 431 и жидкую среду 432 аккумулирования энергии, предусмотренную в корпусе 431. При снижении температуры воздуха ночью жидкая среда 432 аккумулирования энергии поглощает энергию холода. Когда в дневное время температура воздуха повышается, жидкая среда 432 аккумулирования энергии высвобождает энергию холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелых труб 11.[0067] Furthermore, the cold-collecting structure comprises several energy storage bodies 43 located in the hollow pipe 11 in the length direction of the hollow pipe 11. When the air temperature decreases at night, the energy storage bodies 43 absorb cold energy, and when the daytime temperature rises, energy storage bodies 43 release cold energy to counter the rise in temperature inside a hollow pipe. Each of the energy storage bodies 43 includes a housing 431 and a liquid energy storage medium 432 provided in the housing 431. When the air temperature decreases at night, the liquid energy storage medium 432 absorbs cold energy. When the air temperature rises in the daytime, the liquid energy storage medium 432 releases cold energy to counteract the temperature increase inside the hollow pipes 11.

[0068] Следует отметить, что корпус тела аккумулирования энергии может представлять собой обычный закрытый контейнер, изготовленный из пластика, резины, металла и т.п. Жидкая среда аккумулирования энергии тела аккумулирования энергии может представлять собой воду или соленую воду и т.п. Температуру в пустотелой трубе можно также регулировать путем заполнения корпуса разными видами жидких сред аккумулирования энергии. Перегородки могут захватывать дождевую воду, проходящую по пустотелой трубе 11.[0068] It should be noted that the body of the energy storage body may be a conventional closed container made of plastic, rubber, metal, and the like. The liquid energy storage medium of the energy storage body may be water or salt water, and the like. The temperature in the hollow pipe can also be controlled by filling the casing with different types of liquid energy storage media. Partitions can capture rainwater passing through the hollow pipe 11.

[0069] При строительстве, после завершения укладки всех пустотелых труб 11 во всех слоях, внутри пустотелой трубы 11 в нижнем слое помещается собирающая холод конструкция. Основание 41 прикрепляется к внутренней стенке пустотелой трубы 11 и рядом с ней, чтобы дождевая вода и/или собранная вода земляного полотна протекала через основание 41.[0069] During construction, after the completion of laying all the hollow pipes 11 in all layers, a cold-collecting structure is placed inside the hollow pipe 11 in the lower layer. The base 41 is attached to and adjacent to the inner wall of the hollow pipe 11 so that rainwater and / or collected subgrade water flows through the base 41.

[0070] При реализации пустотелая труба 11 может выполняться имеющей толщину стенки от примерно 5 мм до примерно 30 мм и отверстие от примерно 5 см до примерно 40 см. Кроме того, пустотелая труба 11 может быть пустотелой трубой с тонкими стенками и большим отверстием. Образование туннеля конвективной теплопередачи с большим отверстием дополнительно обеспечивает беспрепятственность процесса протекания воздуха в регулирующем слое и позволяет значительно увеличить скорость воздуха. Поскольку пустотелый регулирующий слой канального типа расположен выше откоса земляного полотна без эффекта нагрузки, толщина стенки трубы должна отвечать требованиям только к механической стабильности и выдерживать нагрузку от строительных механизмов, которые воздействуют на слой после его укладки. Поэтому может использоваться тонкостенная конструкция, что снижает расходы на материалы, а также способствует повышению отношения площади сечения прохода для вентиляции к площади сечения стенок каждой пустотелой трубы. Кроме того, пустотелые трубы 11 могут изготавливаться из бетона, металла, пластика и т.п. и иметь поперечное сечение в виде круга, квадрата, треугольника, ромба и т.п., при этом вентиляционные отверстия 113 на стенке пустотелой трубы 11 могут выполняться плотно расположенными в ряд либо во время, либо после изготовления трубы.[0070] When implemented, the hollow pipe 11 can be made having a wall thickness of from about 5 mm to about 30 mm and an opening of from about 5 cm to about 40 cm. In addition, the hollow pipe 11 can be a hollow pipe with thin walls and a large hole. The formation of a convective heat transfer tunnel with a large opening additionally ensures the unhindered process of air flow in the control layer and can significantly increase air speed. Since the channel-type hollow control layer is located above the slope of the subgrade without the effect of load, the pipe wall thickness must meet the requirements only for mechanical stability and withstand the load from construction mechanisms that act on the layer after laying. Therefore, a thin-walled structure can be used, which reduces the cost of materials, and also helps to increase the ratio of the cross-sectional area of the passage for ventilation to the cross-sectional area of the walls of each hollow pipe. In addition, the hollow pipes 11 can be made of concrete, metal, plastic, etc. and have a cross section in the form of a circle, square, triangle, rhombus, etc., while the ventilation holes 113 on the wall of the hollow pipe 11 can be made densely arranged in a row either during or after the manufacture of the pipe.

[0071] Нетрудно понять, что для того, чтобы обеспечить стабильность всего пустотелого регулирующего слоя канального типа и плотность среди пустотелых труб, в процессе фиксации пустотелых труб 11 параллельно друг другу для образования пустотелого регулирующего слоя в крайних положениях пустотелого регулирующего слоя канального типа и в положении среди соответствующих пустотелых труб 11 в зависимости от ситуации могут предусматриваться крепежные детали (не показанные) и/или устройства позиционирования (не показанные). Естественно, если пустотелые трубы 11 достаточно тяжелые, как, например, бетонные трубы, соответствующие пустотелые трубы 11 могут просто укладываться слоями.[0071] It is easy to understand that in order to ensure the stability of the entire hollow channel-type control layer and the density among the hollow pipes, in the process of fixing the hollow pipes 11 parallel to each other to form a hollow control layer in the extreme positions of the channel-type hollow control layer and in position among the respective hollow pipes 11, depending on the situation, fasteners (not shown) and / or positioning devices (not shown) may be provided. Naturally, if the hollow pipes 11 are heavy enough, such as concrete pipes, the corresponding hollow pipes 11 can simply be laid in layers.

[0072] На фиг. 6 представлен разрез узла собирающей холод конструкции и пустотелой трубы, показанной для примера как пустотелая труба с шестигранным поперечным сечением, и на фиг. 7 представлен вид сбоку узла собирающей холод конструкции и пустотелой трубы.[0072] FIG. 6 is a sectional view of a cold-collecting structure assembly and a hollow pipe, shown as an example as a hollow pipe with a hexagonal cross section, and FIG. 7 is a side view of a cold-collecting structure assembly and a hollow pipe.

[0073] Рассмотрим фиг. 8-9, в многослойной структуре комбинация, образованная соответствующим первым отверстием 111, должна обеспечивать впускание ветра. Например, торцы первых отверстий 111 соответствующих пустотелых труб 11 могут быть расположены без относительного выравнивания. Как показано на фиг. 1 и 3, верхние концы пустотелых труб в верхнем слое проходят дальше верхних концов пустотелых труб в нижнем слое. Альтернативно, торцы первых отверстий 111 соответствующих пустотелых труб 11 могут быть расположены вровень друг с другом, например, вровень в плоскости, перпендикулярной поверхности дороги, как показано на фиг. 8, или вровень в плоскости, наклонной к поверхности дороги, как показано на фиг. 9. При практическом применении конкретный путь может выбираться в зависимости от фактической ситуации.[0073] Consider FIG. 8-9, in a multilayer structure, the combination formed by the corresponding first hole 111 should allow for wind inlet. For example, the ends of the first holes 111 of the respective hollow pipes 11 may be located without relative alignment. As shown in FIG. 1 and 3, the upper ends of the hollow pipes in the upper layer extend beyond the upper ends of the hollow pipes in the lower layer. Alternatively, the ends of the first holes 111 of the respective hollow pipes 11 may be flush with each other, for example, flush in a plane perpendicular to the road surface, as shown in FIG. 8, or flush in a plane inclined to the road surface, as shown in FIG. 9. In practical application, a specific path may be selected depending on the actual situation.

[0074] В соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения, показанным на фиг. 10, пустотелый регулирующий слой канального типа может дополнительно содержать слой 12 изолирующего материала, уложенный поверх нескольких пустотелых труб 11. В примере, показанном на фиг. 10, слой 12 изолирующего материала уложен поверх одного слоя пустотелых труб 11. Следует понимать, что в другом примере настоящего изобретения слой 12 изолирующего материала может укладываться поверх двух и более слоев пустотелых труб 11.[0074] According to a fifth embodiment of the invention shown in FIG. 10, the channel-type hollow control layer may further comprise an insulating material layer 12 laid on top of several hollow pipes 11. In the example shown in FIG. 10, an insulating material layer 12 is laid on top of one layer of hollow pipes 11. It should be understood that in another example of the present invention, the insulating material layer 12 can be laid on top of two or more layers of hollow pipes 11.

[0075] При практическом применении вследствие «эффекта теневого и солнечного откосов» тепло, поглощаемое солнечным откосом Р1 земляного полотна, больше тепла, поглощаемого теневым откосом Р3. Поэтому ключевым моментом методики регулирования параметров откоса является охлаждение солнечного откоса Р1. То есть при практическом применении механизм охлаждения откоса предусматривается, главным образом, на солнечном откосе земляного полотна. Естественно, механизмы охлаждения откоса могут предусматриваться и на обеих - солнечной и теневой - сторонах земляного полотна. В этом случае, если дорога является достаточно широкой, охлаждающие действия механизмов охлаждения откосов с обеих сторон не влияют друг на друга.[0075] In practical use, due to the “shadow and solar slope effect”, the heat absorbed by the solar slope P1 of the subgrade is greater than the heat absorbed by the shadow slope P3. Therefore, the key point of the methodology for regulating the parameters of the slope is the cooling of the solar slope P1. That is, in practical application, the slope cooling mechanism is provided mainly on the solar slope of the subgrade. Naturally, the mechanisms for cooling the slope can be provided on both the solar and shadow sides of the subgrade. In this case, if the road is wide enough, the cooling actions of the cooling mechanisms of the slopes on both sides do not affect each other.

[0076] Кроме того, что касается земляного полотна высокой отсыпки, дополнительно предлагаются две дополнительные структуры и расположения. Структура пустотелого регулирующего слоя канального типа представлена в предыдущем описании. Есть два вида расположения наивысшей точки первого вентиляционного отверстия K1 на откосе. Одно расположение предусмотрено для земляного полотна из мерзлого грунта высотой более 4 м, у которого наивысшая точка первых вентиляционных отверстий K1 пустотелого регулирующего слоя может предусматриваться на отметке примерно 4 м высоты земляного полотна. Другое расположение предусмотрено для земляного полотна из мерзлого грунта высотой более 5 м, у которого наивысшая точка первых вентиляционных отверстий K1 пустотелого регулирующего слоя может предусматриваться в положении от примерно 80% до примерно 90% высоты земляного полотна.[0076] In addition, with regard to the subgrade with a high backfill, two additional structures and arrangements are further proposed. The structure of the channel-type hollow control layer is presented in the previous description. There are two types of location of the highest point of the first ventilation hole K1 on the slope. One arrangement is provided for a subgrade of frozen ground with a height of more than 4 m, at which the highest point of the first ventilation openings K1 of the hollow control layer may be provided at about 4 m of the subgrade height. A different arrangement is provided for a subgrade of frozen ground with a height of more than 5 m, for which the highest point of the first ventilation openings K1 of the hollow control layer can be provided in a position of from about 80% to about 90% of the height of the subgrade.

[0077] В заключение, предлагаемый пустотелый регулирующий слой канального типа для охлаждения откоса земляного полотна из мерзлого грунта представляет собой эффективный путь повышения эффективности охлаждения, устранения большой угрозы стабильности земляного полотна из-за «эффекта теневого и солнечного откосов», решения проблемы строительства автомагистрали в районах мерзлых грунтов, а также снижения температуры земляного полотна путем эффективного сбора энергии холода ночью при изменении температуры в течение суток.[0077] In conclusion, the proposed channel-type hollow control layer for cooling the slope of the subgrade from frozen ground is an effective way to increase cooling efficiency, eliminate the great threat to the stability of the subgrade due to the "shadow and solar slope effect", and to solve the problem of building a highway in areas of frozen soils, as well as lowering the temperature of the subgrade by efficiently collecting cold energy at night when the temperature changes during the day.

[0078] Приведенные выше раскрытия представляют собой лишь предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники могут внести различные соответствующие изменения и модификации в соответствии с настоящим изобретением в пределах сущности и объема настоящего изобретения, но эти изменения и модификации будут в пределах объема правовой защиты настоящего изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения.[0078] The foregoing disclosures are only preferred embodiments of the present invention. Specialists in the art can make various appropriate changes and modifications in accordance with the present invention within the essence and scope of the present invention, but these changes and modifications will be within the scope of legal protection of the present invention defined by the attached claims.

Claims

1. The hollow control layer of the channel type for cooling the slope of the subgrade from frozen ground, characterized in that the hollow control layer of the channel type is laid on the slope of the subgrade with both ends located near the upper and lower edges of the slope of the subgrade, and the hollow control layer of the channel type has a first ventilation hole near the upper edge of the slope and a second ventilation hole near the lower edge of the slope,

moreover, the first ventilation hole is in communication with the second ventilation hole for the formation of a tunnel for bi-directional air transfer from the upper to the lower edge of the slope and / or from the lower to the upper edge of the slope in order to accelerate the convective heat transfer of air in the channel-type hollow control layer to cool the slope of the subgrade, and

moreover, the channel-type hollow control layer contains several hollow pipes located parallel to each other in a single or multilayer structure.

2. The hollow channel-type control layer according to claim 1, characterized in that several hollow pipes are laid on the slope of the subgrade in a first direction parallel to the slope of the subgrade and perpendicular to the longitudinal direction of the subgrade, each hollow pipe having a first opening and a second opening, wherein the combination of the first openings of several hollow pipes forms a first ventilation opening, and the combination of the second openings of several hollow pipes forms a second ventilation opening.

3. The channel-type hollow control layer according to claim 1, characterized in that at least one of the first hole and the second hole of at least one of the hollow pipes in the lower layer is provided with a ventilation door.

4. The channel-type hollow control layer according to claim 1, characterized in that the wall of the at least one hollow pipe in the lower layer is provided with several ventilation holes.

5. The channel-type hollow control layer according to claim 1, characterized in that the channel-type hollow control layer further comprises a cold-collecting structure located in at least one hollow pipe in the lower layer and configured to absorb cold energy to counteract the increase in temperature inside a hollow pipe.

6. A hollow channel-type control layer according to claim 5, characterized in that the cold-collecting structure comprises:

a base located below the hollow pipe in the direction of the length of the hollow pipe; and

several partitions located on the base at intervals in the direction of the length of the hollow pipe, so that the fluid flowing into the hollow pipe is blocked between two adjacent partitions to reduce the temperature on the bottom surface of the hollow pipe through the endothermic phase transformation that occurs when the liquid evaporates during convective heat transfer inside a hollow pipe, and / or to absorb cold energy when the air temperature decreases, and when the air temperature rises, release cold energy to counteract the temperature increase inside the hollow pipe.

7. The channel-type hollow control layer according to claim 5 or 6, characterized in that the cold-collecting structure comprises one or more energy storage bodies located in the hollow pipe in the direction of the length of the hollow pipe and configured to absorb cold energy while lowering air temperature and release of cold energy to counteract the increase in temperature inside the hollow pipe with increasing air temperature.

8. A hollow channel-type control layer according to claim 7, characterized in that the energy storage body contains:

housing; and

a liquid energy storage medium provided in the housing and designed to absorb cold energy while lowering the air temperature and releasing cold energy when the air temperature rises to counteract the temperature increase inside the hollow pipe.

9. The channel-type hollow control layer according to claim 1, characterized in that several hollow pipes are interconnected by means of fasteners and / or positioning devices.

10. The channel-type hollow control layer according to claim 1, characterized in that the channel-type hollow control layer further comprises a wind deflector assembly located above the first ventilation hole and intended to increase the air flow inside several hollow pipes.

11. A hollow channel-type control layer according to claim 10, characterized in that the wind deflector assembly comprises

a support located at the top of the slope; and

a wind deflector mounted on a support and having a tilt angle.

12. The channel-type hollow control layer according to claim 1, characterized in that said channel-type hollow control layer further comprises an insulating material layer laid on top of one layer or several layers of several hollow pipes.