RU2778817C1

RU2778817C1 - Self-circulation preventing heaving during freezing heat collecting device and its ground base

Info

Publication number: RU2778817C1
Application number: RU2022102843A
Authority: RU
Inventors: Цихао ЮЙ; Цзюньфэн ВАН; Цзиньчан ВАН; Ши ВАН
Original assignee: Северно-Западный институт экологии и природных ресурсов Академии наук Китая
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2022-02-07
Publication date: 2022-08-26

Abstract

FIELD: self-circulating heat-collecting devices.

SUBSTANCE: invention relates to a self-circulating heat-collecting device preventing heaving during freezing and to its soil base. The self-circulating frost heave-preventing heat-collecting device comprises a solar heat-absorbing chamber (7), a circulating energy block (8), a heat-collecting pipe (6) and a circulation pipe (5), wherein the solar heat-absorbing chamber (7), the circulating energy block (8) and a heat collecting pipe (6) are connected in series through a circulation pipe (5) to form a circulation circuit filled with a circulating working medium. The solar heat absorbing chamber (7) is configured to absorb solar energy and heat the circulating working medium, while the heat collecting pipe (6) is configured to be inserted into the ground base (2) and transfer the heat of the circulating working medium into the ground base (2).

EFFECT: taking advantage of solar energy resources, invention is able to provide balanced and uniform heating of the subgrade by uniformly raising the ground temperature in the subgrade area and targeting frost heave prone positions in the subgrade, thereby effectively preventing engineering faults such as heaving freezing and uneven waviness of the soil base in the territory of seasonal freezing of the soil.

9 cl, 14 dwg

Description

ОПИСАНИЕDESCRIPTION

Перекрестная ссылка на родственную заявкуCross-reference to related application

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет заявки на патент КНР №202110320407.2, поданной 25 марта 2021 года, которая включена в настоящий документ посредством ссылки для всех целей, как если бы она полностью содержалась в настоящем документе.[0001] The present application claims priority of PRC Patent Application No. 202110320407.2, filed March 25, 2021, which is incorporated herein by reference for all purposes as if it were contained herein in its entirety.

Область техники настоящего изобретенияTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

[0002] Настоящее изобретение относится к самоциркуляционному предотвращающему пучение при замерзании теплосборному устройству и к его грунтовому основанию.[0002] The present invention relates to a self-circulating frost heave prevention heat collecting device and its subgrade.

Уровень техники настоящего изобретенияState of the art of the present invention

[0003] Площадь территории сезонного промерзания грунта в КНР составляет приблизительно 5,137 миллионов квадратных километров, что составляет 53,5% площади территории государства. Состояние грунта сезонного промерзания зависит от времени года, и такой грунт замерзает в зимнее время и полностью оттаивает в летнее время. Когда слой сезонного промерзания и слой сезонного оттаивания оттаивают в летнее время, вследствие неравномерного распределения ледяных слоев и ледяных линз, важная причина, по которой разнообразные строения деформируются и разрушаются, представляет собой дифференциальное оседание образовавшихся слоев грунта. Характеристики пучения при замерзании и разрушения при оттаивании грунта сезонного промерзания оказывают значительное воздействие на инженерные конструкции. Таким образом, в инженерных конструкциях или проектах на территории сезонного промерзания грунта необходимо обращать особое внимание на воздействие сезонного промерзания грунта на инженерные конструкции и соответствующие профилактические меры. Что касается грунтового основания, формы неисправностей грунтового основания представляют собой, главным образом, пучение при замерзании, оседание при оттаивании, перекачивание ила и т.п.[0003] The area of the territory of the seasonal freezing of the soil in the PRC is approximately 5.137 million square kilometers, which is 53.5% of the area of the state. The state of seasonal freezing soil depends on the season, and such soil freezes in winter and thaws completely in summer. When the seasonal freezing layer and the seasonal thawing layer thaw in summer, due to the uneven distribution of ice layers and ice lenses, an important reason why various structures deform and collapse is the differential subsidence of the resulting soil layers. The characteristics of heaving during freezing and destruction during thawing of seasonal freezing soil have a significant impact on engineering structures. Thus, in engineering structures or projects in the area of seasonal ground freezing, it is necessary to pay special attention to the impact of seasonal ground freezing on engineering structures and appropriate preventive measures. As for the subgrade, the failure modes of the subgrade are mainly frost heave, thaw subsidence, sludge pumping, and the like.

[0004] В последнее время, вследствие непрерывного увеличения осадков на Цинхай-Тибетском нагорье, увеличивается количество грунтовых вод и повышается уровень грунтовых вод, а также становится более интенсивным изменение климата и окружающей среды, происходит дальнейшее увеличение инженерных неисправностей при замерзании и оттаивании на этой территории, в результате чего производится значительное воздействие на долгосрочную устойчивость грунтового основания. Несмотря на предшествующее исследование неисправностей грунтового основания под инженерными конструкциями на территориях сезонного промерзания, это исследование сосредоточено, главным образом, на таких вопросах, как влияние и воздействие микропучения при замерзании грунтового основания инженерных конструкций в условиях эксплуатации оборудования или высокоскоростных железных дорог в таких районах, как северо-восточный и северо-западный. Однако до настоящего времени отсутствует исследование характеристик развития и закономерностей распределения неисправностей инженерных конструкций в особых условиях замерзания и оттаивания, таких как высокий уровень воды, крупнозернистый заполнитель и сильное замерзание и оттаивание на участке Синин-Голмуд Цинхай-Тибетской железной дороги. Применение таких способов, как замена грунтового основания, оборудование дренажной системы строений для уменьшения содержания воды в грунтовом основании, способ теплоизоляции с применением стабилизации грунта неорганическим связующим веществом, искусственное засоление грунтового основания, химическое цементирование и водонепроницаемая завеса в общих областях, оказывается затруднительным для выполнения фактических инженерных требований в таких областях вследствие ограничений инженерных условий, таких как нормальное движение поездов без прерывания строительства, а также трещин в положениях размещения и чрезвычайной сложности общей герметизации в нижней части грунтового основания, находящейся под воздействием замерзания и оттаивания грунта. Поскольку предшествующее исследование инженерных мер для устранения таких инженерных неисправностей является недостаточным, инженерные проблемы воздействуют на устойчивость и безопасность эксплуатации грунтового основания в течение продолжительного времени.[0004] Recently, due to the continuous increase in precipitation in the Qinghai-Tibet Plateau, the increase in the amount of groundwater and the rise in groundwater levels, and the climate and environmental change become more intense, there is a further increase in engineering failures during freezing and thawing in this area resulting in a significant impact on the long-term stability of the subgrade. Despite the previous study of subgrade failures under engineering structures in seasonally frozen areas, this study is mainly focused on issues such as the impact and impact of microheaves during freezing of engineering subgrades under equipment or high-speed rail operating conditions in areas such as northeast and northwest. However, up to now, there has been no study of the development characteristics and distribution patterns of failures of engineering structures under special freezing and thawing conditions such as high water level, coarse aggregate, and severe freezing and thawing in the Xining-Golmud section of the Qinghai-Tibet Railway. The use of methods such as replacement of the subgrade, equipping the drainage system of buildings to reduce the water content of the subgrade, thermal insulation method using soil stabilization with an inorganic binder, artificial salinization of the subgrade, chemical grouting, and watertight curtain in common areas, proves difficult to perform the actual engineering requirements in such areas due to the limitations of engineering conditions such as normal train traffic without interruption of construction, as well as cracks in placement positions and the extreme difficulty of overall sealing in the lower part of the subgrade under the influence of freezing and thawing of the soil. Since the previous study of engineering measures to eliminate such engineering failures is insufficient, engineering problems affect the stability and safety of operation of the subgrade over an extended period of time.

Краткое раскрытие настоящего изобретенияBrief summary of the present invention

[0005] Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить самоциркуляционное предотвращающее пучение при замерзании теплосборное устройство и его грунтовое основание, которые, благодаря использованию преимущества солнечных энергетических ресурсов, способны обеспечивать сбалансированное и равномерное нагревание грунтового основания посредством равномерного повышения температуры грунта в области грунтового основания и целевого регулирования склонных к пучению при замерзании положений в грунтовом основании, в результате чего эффективно предотвращаются инженерные неисправности, такие как пучение при замерзании и неравномерная волнистость грунтового основания на территории сезонного промерзания грунта.[0005] It is an object of the present invention to provide a self-circulating anti-freeze heave heat collector and its subgrade which, by taking advantage of solar energy resources, is able to provide balanced and uniform heating of the subgrade by uniformly raising the ground temperature in the subgrade region. and target control of frost heave-prone positions in the subgrade, thereby effectively preventing engineering failures such as frost heave and uneven subgrade waviness in the area of seasonal ground freezing.

[0006] Согласно первому аспекту настоящее изобретение предложено самоциркуляционное предотвращающее пучение при замерзании теплосборное устройство, содержащее поглощающую солнечное тепло камеру, циркуляционный энергетический блок, теплосборную трубу и циркуляционную трубу, причем поглощающая солнечное тепло камера, циркуляционный энергетический блок и теплосборная труба последовательно соединены от впуска к выпуску через циркуляционную трубу с образованием циркуляционного контура, который заполняет циркулирующая рабочая среда, при этом поглощающая солнечное тепло камера поглощает солнечную энергию и нагревает циркулирующую рабочую среду, и теплосборная труба вставлена в грунтовое основание и передает тепло циркулирующей рабочей среды внутрь грунтового основания.[0006] According to a first aspect, the present invention provides a self-circulating frost heave prevention heat collecting apparatus, comprising a solar heat-absorbing chamber, a circulating power unit, a heat collecting pipe, and a circulating pipe, wherein the solar heat-absorbing chamber, the circulating power block, and the heat collecting pipe are connected in series from an inlet to a discharge through the circulation pipe to form a circulation circuit that fills the circulating working medium, while the solar heat absorbing chamber absorbs solar energy and heats the circulating working medium, and the heat collecting pipe is inserted into the ground base and transfers the heat of the circulating working medium into the ground base.

[0007] Таким образом, в условиях солнечного света в дневное время, поглощающая солнечное тепло камера поглощает солнечное излучение и преобразует его во внутреннюю тепловую энергию для нагревания циркулирующей рабочей среды, циркуляционный энергетический блок заставляет нагретую циркулирующую рабочую среду течь и передавать тепло и нагревает грунт вокруг теплосборной трубы посредством непрерывного высвобождения тепла теплосборной трубы внутри грунтового основания, таким образом, что грунтовое основание всегда находится в процессе чистого поглощения тепла и непрерывного накопления внутреннего тепла, что обеспечивает сбор тепла внутри грунтового основания и состояние, в котором всегда поддерживается положительная температура, и достигаются цели предотвращения и устранения инженерных неисправностей, таких как замерзание материала грунтового основания и пучение при замерзании грунтового основания.[0007] Thus, under daytime sunlight conditions, the solar heat absorbing chamber absorbs solar radiation and converts it into internal heat energy to heat the circulating working medium, the circulating power unit causes the heated circulating working medium to flow and transfer heat, and heats the ground around of the heat collecting pipe by continuously releasing the heat of the heat collecting pipe inside the subgrade, so that the subgrade is always in the process of pure heat absorption and continuous accumulation of internal heat, which ensures that heat is collected inside the subgrade and a state in which a positive temperature is always maintained, and achieved the purposes of preventing and correcting engineering failures such as freezing of the subgrade material and heaving when the subgrade freezes.

[0008] Поглощающая солнечное тепло камера может содержать:[0008] The solar heat-absorbing chamber may comprise:

оболочку;shell;

поглощающую солнечное тепло панель, установленную внутри оболочки;a solar heat absorbing panel installed inside the shell;

прозрачную покровную плиту, установленную поверх оболочки; иa transparent cover plate mounted on top of the shell; and

регулирующие излучение панели, установленные на прозрачной покровной плите и расположенные над поглощающей солнечное тепло панелью, причем регулирующие излучение панели изготовлены из солнцезащитного материала и выполнены с возможностью частичной защиты поглощающей солнечное тепло панели от облучения солнечным светом.radiation control panels mounted on a transparent cover plate and positioned above the solar heat absorbing panel, wherein the radiation control panels are made of sunscreen material and configured to partially protect the solar heat absorbing panel from exposure to sunlight.

[0009] Таким образом, оболочка, прозрачная покровная плита и регулирующие излучение панели могут предотвращать попадание песка и камней и защищать поглощающую солнечное тепло панель от повреждения. Наиболее важно, что случае избыточного солнечного света в летнее время регулирующие излучение панели могут обеспечивать частичную защиту поглощающей солнечное тепло панели от облучения солнечным светом, и в результате этого предотвращается чрезмерное повышение температуры и давления в поглощающей солнечное тепло камере и циркуляционной трубе, повышается устойчивость, и увеличивается продолжительность эксплуатации устройства.[0009] Thus, the shell, the transparent cover plate, and the radiation control panels can prevent sand and stones from entering and protect the solar heat-absorbing panel from being damaged. Most importantly, in the case of excess sunlight in summer, the radiation control panels can partially protect the solar heat absorbing panel from being exposed to sunlight, and as a result, excessive temperature and pressure rise in the solar heat absorbing chamber and circulation pipe are prevented, stability is improved, and increases the life of the device.

[0010] Регулирующие излучение панели могут быть параллельными по отношению к солнечным лучам в зимнее время на данной территории.[0010] The radiation control panels may be parallel to the sun's rays during winter time in a given area.

[0011] Таким образом, регулирующие излучение панели экранируют меньшее количество солнечного света в зимнее время и при этом экранируют максимальное количество солнечного света в летнее время, таким образом, что во все времена года может быть соответствующим солнечное излучение, принимаемое поглощающей солнечное тепло панелью, и в результате этого повышается устойчивость, и увеличивается продолжительность эксплуатации устройства.[0011] In this way, the radiation control panels shield less sunlight in winter time, while shielding the maximum amount of sunlight in summer time, so that the solar radiation received by the solar heat absorbing panel can be appropriate in all seasons, and as a result, stability is increased and the service life of the device is increased.

[0012] Регулирующие излучение панели могут быть установлены на наружной стороне прозрачной покровной плиты, и один конец регулирующих излучение панелей вблизи прозрачной покровной плиты может содержать водосточный паз.[0012] The radiation control panels may be mounted on the outside of the transparent cover plate, and one end of the radiation control panels near the transparent cover plate may include a drain groove.

[0013] Таким образом, в дождливую погоду, вода на прозрачной покровной плите может стекать через водосточный паз на регулирующей излучение панели, и в результате этого предотвращается накопление воды на прозрачной покровной плите.[0013] Thus, in rainy weather, water on the transparent cover plate can drain through the drain slot on the radiation control panel, and as a result, accumulation of water on the transparent cover plate is prevented.

[0014] Регулирующие излучение панели могут быть установлены на внутренней стороне прозрачной покровной плиты.[0014] The radiation control panels may be mounted on the inside of the transparent cover plate.

[0015] Таким образом, прозрачная покровная плита и оболочка могут своим действием защищать регулирующую излучение панель.[0015] Thus, the transparent cover plate and the shell can act to protect the radiation control panel.

[0016] Теплосборная труба может содержать:[0016] The heat collection pipe may include:

наружную трубу;outer pipe;

жидкостную впускную трубу в сообщении с наружной стороной наружной трубы и одним концом циркуляционной трубы; иa liquid inlet pipe in communication with the outer side of the outer pipe and one end of the circulation pipe; and

жидкостную выпускную трубу, имеющую один конец, вставленный внутрь наружной трубы и содержащий отверстие в сообщении с наружной трубой, и другой конец, выходящий из наружной трубы и находящийся в сообщении с другим концом циркуляционной трубы.a liquid outlet pipe having one end inserted inside the outer pipe and containing an opening in communication with the outer pipe, and the other end extending from the outer pipe and in communication with the other end of the circulation pipe.

[0017] Таким образом, высвобождающий тепло проточный канал циркулирующей рабочей среды образуется между наружной трубой и жидкостной выпускной трубой, и циркулирующая рабочая среда рассеивает тепло в высвобождающем тепло проточном канале. Высвобождающий тепло проточный канал имеет большую длину, и теплопередающая среда представляет собой только трубчатые стенки наружной трубы, в результате чего эффективность теплопередачи является высокой.[0017] Thus, a heat releasing flow path of the circulating working medium is formed between the outer pipe and the liquid outlet pipe, and the circulating working medium dissipates heat in the heat releasing flow path. The heat-releasing flow path is long and the heat transfer medium is only the tubular walls of the outer tube, whereby the heat transfer efficiency is high.

[0018] Циркуляционный энергетический блок может содержать солнечную фотоэлектрическую панель, контроллер и циркуляционный насос в последовательном электрическом соединении. Солнечная фотоэлектрическая панель может быть выполнена с возможностью поглощения солнечной энергии для производства электроэнергии и энергопитания циркуляционного насоса, и контроллер может быть выполнен с возможностью управления таким образом, что продолжительность работы циркуляционного насоса.[0018] The circulation power unit may include a solar photovoltaic panel, a controller, and a circulation pump in series electrical connection. The solar photovoltaic panel may be configured to absorb solar energy to generate electricity and power the circulation pump, and the controller may be configured to control the running time of the circulation pump.

[0019] Таким образом, циркуляционный энергетический блок приводится в действие непосредственно солнечной фотоэлектрической панелью без внешнего источника энергии.[0019] Thus, the circulating power unit is driven directly by the solar photovoltaic panel without an external power source.

[0020] Согласно второму аспекту настоящее изобретение предложено самоциркуляционное предотвращающее пучение при замерзании теплосборное грунтовое основание, содержащее грунтовое основание и самоциркуляционное предотвращающее пучение при замерзании теплосборное устройство согласно любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором поглощающая солнечное тепло камера установлена снаружи грунтового основания, и теплосборная труба вставлена внутрь грунтового основания.[0020] According to a second aspect, the present invention provides a self-circulating frost heave preventive heat collecting subgrade comprising a subgrade and a self-circulating frost heave preventing heat collecting apparatus according to any of the preceding embodiments, wherein the solar heat absorbing chamber is installed outside the subgrade, and a heat collecting pipe inserted into the ground base.

[0021] Самоциркуляционное предотвращающее пучение при замерзании теплосборное грунтовое основание может дополнительно содержать слой теплозащитного материала расположенный на склоне грунтового основания.[0021] The self-circulating anti-freeze heave heat-collecting subgrade may further comprise a layer of heat-shielding material disposed on the slope of the subgrade.

[0022] Таким образом, в условиях солнечного света в дневное время, поглощающая солнечное тепло камера поглощает солнечное излучение и преобразует его во внутреннюю тепловую энергию для нагревания циркулирующей рабочей среды, циркуляционный энергетический блок заставляет нагретую циркулирующую рабочую среду течь и передавать тепло, и теплосборная труба нагревает грунт вокруг себя посредством непрерывного высвобождения тепла теплосборной трубы внутри грунтового основания. В условиях отсутствия солнечного излучения в ночное время система полностью прекращает работу, и в то же время слой теплозащитного материала на наружной стороне грунтового основания эффективно предотвращает значительные потери тепла внутри грунтового основания. Соответственно, в процессе дневной и ночной циркуляции и теплопереноса, грунтовое основание всегда находится в процессе чистого поглощения тепла и непрерывного внутреннего накопления тепла, достигая состояния, в котором собирается тепло, и всегда поддерживается положительная температура внутри грунтового основания, и в результате этого достигается цель предотвращения и устранения инженерных неисправностей, таких как замерзание материала и пучение при замерзании грунтового основания.[0022] Thus, under daytime sunlight conditions, the solar heat absorbing chamber absorbs solar radiation and converts it into internal heat energy to heat the circulating working medium, the circulating power unit causes the heated circulating working medium to flow and transfer heat, and the heat collecting pipe heats the ground around it by continuously releasing heat from a heat collection pipe inside the ground base. In the absence of solar radiation at night, the system completely stops working, and at the same time, the layer of heat-shielding material on the outside of the subgrade effectively prevents significant heat loss inside the subgrade. Accordingly, in the process of day and night circulation and heat transfer, the subgrade is always in the process of pure heat absorption and continuous internal heat accumulation, reaching a state in which heat is collected, and a positive temperature inside the subgrade is always maintained, and as a result, the purpose of preventing and troubleshooting engineering failures such as material freezing and frost heave.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

[0023] Чтобы четко разъяснить техническое решение согласно варианту осуществления настоящего изобретения, далее в настоящем документе просто представлены желательные сопровождающие фигуры согласно варианту осуществления. Необходимо понимать, что далее в настоящем документе фигуры только иллюстрируют некоторые примеры настоящего изобретения, в результате чего их не следует рассматривать в качестве определения его объема. Как понимают обычные специалисты в данной области техники, без необходимости осуществления творческой работы, на основании указанных фигур также могут быть получены другие соответствующие фигуры.[0023] In order to clearly explain the technical solution according to the embodiment of the present invention, hereinafter, the desirable accompanying figures according to the embodiment are simply presented. It is to be understood that the figures hereinafter only illustrate certain examples of the present invention and should therefore not be construed as defining its scope. As is understood by those of ordinary skill in the art, without the need for creative work, other corresponding figures can also be obtained from these figures.

[0024] На фиг. 1 представлена конструкционная диаграмма первого самоциркуляционного предотвращающего пучение при замерзании теплосборного грунтового основания согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.[0024] FIG. 1 is a structural diagram of a first self-circulating frost heave prevention subgrade according to a first embodiment of the present invention.

[0025] На фиг. 2 представлено изображение спереди самоциркуляционного предотвращающего пучение при замерзании теплосборного устройства.[0025] FIG. 2 is a front view of a self-circulating anti-freeze heat collector.

[0026] На фиг. 3 представлено изображение в разрезе теплосборной трубы.[0026] FIG. 3 shows a sectional view of a heat collection pipe.

[0027] На фиг. 4 представлено изображение в разрезе первой поглощающей солнечное тепло камеры.[0027] In FIG. 4 is a sectional view of the first solar heat-absorbing chamber.

[0028] На фиг. 5 представлено изображение сверху первой поглощающей солнечное тепло камеры.[0028] In FIG. 5 is a view from above of the first solar heat-absorbing chamber.

[0029] На фиг. 6 представлена конструкционная диаграмма регулирующих излучение панелей, проиллюстрированных на фиг. 5.[0029] FIG. 6 is a structural diagram of the radiation control panels illustrated in FIG. 5.

[0030] На фиг. 7 представлена схематическая диаграмма первой поглощающей солнечное тепло камеры при эксплуатации в зимнее время.[0030] FIG. 7 is a schematic diagram of the first solar heat-absorbing chamber in winter operation.

[0031] На фиг. 8 представлена схематическая диаграмма первой поглощающей солнечное тепло камеры при эксплуатации в летнее время.[0031] In FIG. 8 is a schematic diagram of the first solar heat-absorbing chamber in summer operation.

[0032] На фиг. 9 представлено изображение в разрезе второй поглощающей солнечное тепло камеры.[0032] FIG. 9 is a sectional view of the second solar heat-absorbing chamber.

[0033] На фиг. 10 представлено изображение сверху второй поглощающей солнечное тепло камеры.[0033] FIG. 10 is a top view of the second solar heat-absorbing chamber.

[0034] На фиг. 11 представлена схематическая диаграмма изготовления циркуляционного энергетического блока.[0034] FIG. 11 is a schematic diagram of the manufacture of a circulating power unit.

[0035] На фиг. 12 представлена конструкционная диаграмма второго самоциркуляционного предотвращающего пучение при замерзании теплосборного грунтового основания согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.[0035] FIG. 12 is a structural diagram of a second self-circulating frost heave prevention subgrade according to a second embodiment of the present invention.

[0036] На фиг. 13 представлена конструкционная диаграмма третьего самоциркуляционного предотвращающего пучение при замерзании теплосборного грунтового основания согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.[0036] FIG. 13 is a structural diagram of a third self-circulating frost heave prevention subgrade according to a third embodiment of the present invention.

[0037] На фиг. 14 представлена схематическая диаграмма поля температуры грунта по результатам модельного вычисления после укладки грунтового основания с теплосборными трубами в течение тридцати суток.[0037] FIG. 14 shows a schematic diagram of the soil temperature field based on the results of a model calculation after laying the soil base with heat collecting pipes for thirty days.

Подробное раскрытие предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретенияDetailed Disclosure of the Preferred Embodiment of the Present Invention

[0038] Чтобы сделать более понятными задачи, технические решения и преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения, далее в настоящем документе техническое решение согласно вариантам осуществления настоящего изобретения четко и полностью описано со ссылкой на фигуры в вариантах осуществления настоящего изобретения. Очевидно, что описанные варианты осуществления представляют собой некоторые из вариантов осуществления настоящего изобретения, но не все варианты осуществления. Как правило, компоненты согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, которые описаны и проиллюстрированы на фигурах, могут быть расположены и спроектированы в разнообразных конфигурациях.[0038] In order to better understand the objectives, technical solutions and advantages of the embodiments of the present invention, hereinafter, the technical solution according to the embodiments of the present invention is clearly and completely described with reference to the figures in the embodiments of the present invention. Obviously, the described embodiments are some of the embodiments of the present invention, but not all embodiments. In general, the components according to the embodiments of the present invention that are described and illustrated in the figures may be arranged and designed in a variety of configurations.

[0039] Таким образом, подробные описания вариантов осуществления настоящего изобретения, которые представлены на фигурах, приведены не в целях ограничения объема правовой охраны настоящего изобретения, но представляют собой лишь выбранные варианты осуществления настоящего изобретения. На основании вариантов осуществления настоящего изобретения, при условии неосуществления творческой работы, все другие варианты осуществления, получаемые обычными специалистами в данной области техники, принадлежат к объему правовой охраны настоящего изобретения.[0039] Thus, the detailed descriptions of the embodiments of the present invention, which are presented in the figures, are not for the purpose of limiting the scope of the present invention, but are only selected embodiments of the present invention. Based on the embodiments of the present invention, provided no creative work is carried out, all other embodiments obtainable by those of ordinary skill in the art fall within the protection scope of the present invention.

[0040] Следует отметить, что аналогичные условные номера и буквы представляют аналогичные предметы на фигурах, в результате чего после того, как один предмет определен на одной фигуре, становится необязательным приведение дополнительного определения и разъяснения на последующих фигурах.[0040] It should be noted that like reference numbers and letters represent like items in the figures, with the result that once one item is defined in one figure, it becomes unnecessary to provide further definition and explanation in subsequent figures.

[0041] Следует отметить, что если в описании настоящего изобретения ориентации или относительные положения, обозначенные терминами «вверх», «вниз», «внутрь» и «наружу», представляют собой ориентации или относительные положения, которые проиллюстрированы на основании фигур, или обычно присутствующие ориентации или относительные положения в случае применения изделий согласно настоящему изобретению, причем они представлены исключительно для того, чтобы упрощать описание настоящее изобретение, и в упрощенном описании не предусмотрено и не предложено, что устройства или элементы должны иметь конкретную ориентацию и быть сконструированными для эксплуатации в конкретной ориентации, в результате чего настоящее изобретение не ограничено таким описанием.[0041] It should be noted that if, in the description of the present invention, the orientations or relative positions indicated by the terms "up", "down", "in" and "out" are orientations or relative positions that are illustrated based on the figures, or usually orientations or relative positions present when using the articles of the present invention, which are presented solely to facilitate the description of the present invention, and the simplified description does not provide or suggest that the devices or elements must have a particular orientation and be designed to operate in particular orientation, whereby the present invention is not limited to such description.

[0042] Следует отметить, что в случае отсутствия противоречия признаки согласно вариантам осуществления настоящего изобретения могут быть объединены.[0042] It should be noted that, in the absence of conflict, features according to embodiments of the present invention may be combined.

[0043] Вариант осуществления настоящего изобретения предложен исключительно для решения основной научной задачи пучения при замерзании грунтового основания, исходя из выражения «температура грунтового основания», включая три обязательных фактора «вода», «грунт» и «температура», чтобы получить пучение при замерзании грунтового основания и в результате этого достижение целей регулирования температуры и предотвращения пучения при замерзании грунтового основания с применением устройства, предложенного согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.[0043] An embodiment of the present invention is proposed solely to solve the basic scientific problem of subgrade frost heave, based on the expression "subgrade temperature", including the three mandatory factors "water", "soil" and "temperature", to obtain frost heave subgrade and thereby achieve the goals of temperature control and prevention of heaving when the subgrade freezes using the device proposed according to embodiments of the present invention.

[0044] Как представлено на фиг. 1, согласно данному варианту осуществления предложено самоциркуляционное предотвращающее пучение при замерзании теплосборное грунтовое основание 1, содержащее грунтовое основание 2, слой 3 теплозащитного материала и самоциркуляционные предотвращающие пучение при замерзании теплосборные устройства 4. Самоциркуляционные предотвращающие пучение при замерзании теплосборные устройства 4 установлены на одной стороне солнечного склона или на одной стороне теневого склона грунтового основания 2.[0044] As shown in FIG. 1, according to this embodiment, a self-circulating frost heave prevention heat collecting subgrade 1 comprising a subgrade 2, a heat shield material layer 3, and self-circulating frost heave prevention heat collecting devices 4. The self-circulating frost heave preventing heat collecting devices 4 are installed on one side of the sun slope or on one side of the shady slope of the subgrade 2.

[0045] Слой 3 теплозащитного материала, который расположенный на склоне грунтового основания 2, может покрывать весь склон грунтового основания 2, и при этом он прикреплен с применением анкерный стержень 9. Согласно другим вариантам осуществления слой 3 теплозащитного материала также может быть уплотнен и прикреплен посредством нанесения тонкого слоя грунта или другого материала на наружную поверхность слоя 3 теплозащитного материала. В качестве слоя 3 теплозащитного материала могут быть выбраны строительный теплозащитный материал на основе минеральной ваты или интегрированная теплозащитная плита. В частности, солнечный склон и теневой склон грунтового основания 2 может содержать слой 3 теплозащитного материала, и в результате этого предотвращается потеря тепла внутри грунтового основания 2, и эффективно обеспечивается сохранение тепла внутри грунтового основания 2 в процессе изменения в дневное и ночное время.[0045] The thermal barrier material layer 3, which is located on the slope of the subgrade 2, may cover the entire slope of the subgrade 2, and is attached using a truss rod 9. In other embodiments, the thermal barrier material layer 3 may also be compacted and attached by applying a thin layer of soil or other material to the outer surface of the layer 3 of the heat-shielding material. As the thermal barrier material layer 3, a building thermal barrier material based on mineral wool or an integrated thermal barrier board can be selected. In particular, the sun slope and the shadow slope of the subgrade 2 may include a heat shield material layer 3, and as a result, heat loss inside the subgrade 2 is prevented, and heat is effectively maintained inside the subgrade 2 during daytime and nighttime changes.

[0046] Как представлено на фиг. 1 и 2, самоциркуляционное предотвращающее пучение при замерзании теплосборное устройство 4 содержит поглощающую солнечное тепло камера 7, циркуляционный энергетический блок 8, теплосборную трубу 6 и циркуляционную трубу 5. Поглощающая солнечное тепло камера 7, циркуляционный энергетический блок 8 и теплосборная труба 6 последовательно соединены от впуска к выпуску через циркуляционную трубу 5 с образованием циркуляционного контура, который заполняет циркулирующая рабочая среда. Циркулирующая рабочая среда представляет собой незамерзающую охлаждающую жидкость, жидкость омывателя ветрового стекла или другую жидкость в условиях температуры -30°С и имеет хорошую текучесть. Циркуляционная труба 5 представляет собой металлическую трубу или неметаллическую трубу, которая проявляет устойчивость в условиях природного солнечного излучения и старения. Поглощающая солнечное тепло камера 7 может быть расположена в области природной поверхности вблизи подножия солнечного склона грунтового основания 2, а также может быть расположена в области природной поверхности теневого склона грунтового основания 2, где солнечное излучение может воздействовать в зимнее время, и при этом поглощающая солнечное тепло камера 7 поглощает солнечную энергию и нагревает циркулирующую рабочую среду. Теплосборная труба 6 вставлена в грунтовое основание 2 и передает тепло циркулирующей рабочей среды внутрь грунтового основания 2, таким образом, что грунтовое основание 2 всегда находится в процессе чистого поглощения тепла и непрерывного накопления внутреннего тепла, и в результате этого обеспечивается сбор тепла внутри грунтового основания 2 и состояние, в котором всегда поддерживается положительная температура, а также достигаются цели предотвращения и устранения инженерных неисправностей, таких как замерзание материала грунтового основания 2 и пучение при замерзании грунтового основания 2.[0046] As shown in FIG. 1 and 2, the self-circulating frost heave prevention heat-collecting device 4 comprises a solar heat-absorbing chamber 7, a circulating power unit 8, a heat-collecting pipe 6, and a circulating pipe 5. The solar heat-absorbing chamber 7, a circulating power-generating unit 8, and a heat collecting pipe 6 are connected in series from the inlet to the outlet through the circulation pipe 5 with the formation of a circulation circuit, which fills the circulating working medium. The circulating working medium is a non-freezing coolant, windshield washer fluid or other liquid under a temperature condition of -30°C and has good fluidity. The circulation pipe 5 is a metal pipe or a non-metal pipe that is resistant to natural solar radiation and aging. The solar heat-absorbing chamber 7 may be located in a natural surface region near the foot of the sun slope of the subgrade 2, and may also be located in the natural surface area of the shady slope of the subgrade 2 where solar radiation may be exposed in winter, while absorbing solar heat. chamber 7 absorbs solar energy and heats the circulating working medium. The heat collecting pipe 6 is inserted into the subgrade 2 and transfers the heat of the circulating working medium into the subgrade 2, so that the subgrade 2 is always in the process of pure heat absorption and continuous accumulation of internal heat, and as a result, heat is collected inside the subgrade 2 and a state in which a positive temperature is always maintained, and the objectives of preventing and correcting engineering failures such as freezing of the subgrade material 2 and frost heaving of the subgrade 2 are achieved.

[0047] Теплосборная труба 6 вставлена в грунтовое основание 2 в пределах диапазона от полуфута до фута склона грунтового основания 2, и направление вставки является перпендикулярным по отношению к продольному направлению грунтового основания 2. Длина теплосборной трубы 6 может быть определена в зависимости от фактических условий площадок. Угол между продольным направлением теплосборной трубы 6 и горизонтальной плоскостью находится в пределах диапазона от -30° до 30°. Согласно данному варианту осуществления, предпочтительно, теплосборная труба 6 поднимается вверх на угол от 5° до 10° вдоль направления вставки в грунтовое основание 2. Другими словами, как представлено на фиг. 1, угол теплосборной трубы 6 между продолжением вдоль направления х и подъемом вверх вдоль направления у составляет от 5° до 10°, таким образом, что высота теплосборной трубы 6 практически находится в среднем или нижнем положении грунтового основания 2, и теплосборная труба 6 пересекает большинство областей ширины грунтового основания 2. Таким образом, оказывается целесообразной установка теплосборной трубы 6 в грунтовое основание 2, глубина отверстий является небольшой, их число также является небольшим, исходная инженерная конструкция грунтового основания 2 не изменяется, и в результате этого обеспечивается устойчивость исходного грунтового основания 2, отсутствует воздействие на нормальное движение поездов в процессе строительства, и эффективно решаются проблемы инженерной конструкции при выполнении условий движения поездов.[0047] The heat collecting pipe 6 is inserted into the subgrade 2 within a range of half a foot to a foot of the slope of the subgrade 2, and the insertion direction is perpendicular to the longitudinal direction of the subgrade 2. The length of the heat collecting pipe 6 may be determined depending on the actual site conditions . The angle between the longitudinal direction of the heat collecting pipe 6 and the horizontal plane is within the range of -30° to 30°. According to this embodiment, it is preferable that the heat collecting pipe 6 rises up at an angle of 5° to 10° along the insertion direction into the subgrade 2. In other words, as shown in FIG. 1, the angle of the heat collecting pipe 6 between extending along the x direction and rising upwards along the y direction is 5° to 10°, so that the height of the heat collecting pipe 6 is practically at the middle or lower position of the subgrade 2, and the heat collecting pipe 6 crosses the majority areas of the width of the subgrade 2. Thus, it is expedient to install the heat collecting pipe 6 in the subgrade 2, the depth of the holes is small, their number is also small, the original engineering structure of the subgrade 2 does not change, and as a result, the stability of the original subgrade 2 is ensured , there is no impact on the normal movement of trains during the construction process, and the problems of engineering design are effectively solved while meeting the conditions of train movement.

[0048] Как представлено на фиг. 3, теплосборная труба 6 содержит наружную трубу 61, жидкостную впускную трубу 62 и жидкостную выпускную трубу 63. Жидкостная впускная труба 62 находится в сообщении с наружной стороной наружной трубы 61 и присоединяется к одному концу циркуляционной трубы 5. Жидкостная выпускная труба 63 расположена коаксиально с наружной трубой 61, причем один конец вставлен в наружную трубу 61 и содержит отверстие в сообщении с наружной трубой 61, а другой конец выходит из наружной трубы 61 и находится в сообщении с другим концом циркуляционной трубы 5. Таким образом, высвобождающий тепло проточный канал циркулирующей рабочей среды образуется между наружной трубой 61 и жидкостной выпускной трубой 63, и циркулирующая рабочая среда рассеивает тепло в высвобождающем тепло проточном канале. Высвобождающий тепло проточный канал имеет большую длину, и теплопередающая среда представляет собой только трубчатые стенки наружной трубы 61, в результате чего эффективность теплопередачи является высокой. Конструкция жидкостной впускной трубы 62 и жидкостной выпускной трубы 63 позволяет циркулирующей рабочей среде заполнять теплосборную трубу 6, таким образом, что больший достаточный теплообмен осуществляется между циркулирующей рабочей средой и стенками трубы, и в результате этого улучшается эффективность нагревания грунтового основания от теплосборной трубы 6.[0048] As shown in FIG. 3, the heat collecting pipe 6 includes an outer pipe 61, a liquid inlet pipe 62, and a liquid outlet pipe 63. The liquid inlet pipe 62 is in communication with the outer side of the outer pipe 61 and is connected to one end of the circulation pipe 5. The liquid outlet pipe 63 is located coaxially with the outer pipe 61, with one end inserted into the outer pipe 61 and containing an opening in communication with the outer pipe 61, and the other end coming out of the outer pipe 61 and in communication with the other end of the circulation pipe 5. Thus, the heat-releasing flow channel of the circulating working medium is formed between the outer pipe 61 and the liquid outlet pipe 63, and the circulating working medium dissipates heat in the heat-releasing flow passage. The heat-releasing flow path is long and the heat transfer medium is only the tubular walls of the outer pipe 61, so that the heat transfer efficiency is high. The design of the liquid inlet pipe 62 and the liquid outlet pipe 63 allows the circulating working medium to fill the heat collecting pipe 6, so that more sufficient heat exchange is carried out between the circulating working medium and the pipe walls, and as a result, the heating efficiency of the subgrade from the heat collecting pipe 6 is improved.

[0049] Как представлено на фиг. 4-6, поглощающая солнечное тепло камера 7 содержит оболочку 71, поглощающую солнечное тепло панель 72, установленную внутри оболочки 71, прозрачную покровную плиту 73, опорную раму 74 и регулирующие излучение панели 75. Периферия поглощающей солнечное тепло панели 72 и оболочка 71 изготовлены из таких материалов, как алюминиевый сплав, нержавеющая сталь и т.д. Поглощающая солнечное тепло панель 72 представляет собой конструкцию, в которой объединены поглощающая тепло панель и содержащая рабочую среду циркуляционная труба 5. Чтобы повысить устойчивость поглощающей солнечное тепло панели 72, в конструкции поглощающей солнечное тепло панели 72 использован, главным образом, способ соединения деталей, одновременно имеющих ограниченную высоту, ширину и длину, что повышает устойчивость в условиях сильного ветра и природной агрессивной среды, а также лучше упрощает процесс циркуляции во всем устройстве, поскольку нагревательные блоки занимают относительно низкое положение во всем устройстве.[0049] As shown in FIG. 4-6, the solar heat-absorbing chamber 7 includes a shell 71, a solar heat-absorbing panel 72 installed inside the shell 71, a transparent cover plate 73, a support frame 74, and radiation control panels 75. The periphery of the solar heat-absorbing panel 72 and the shell 71 are made of such materials like aluminum alloy, stainless steel, etc. The solar heat-absorbing panel 72 is a structure in which the heat-absorbing panel and the working medium-containing circulation pipe 5 are combined. limited height, width and length, which improves stability in strong winds and natural aggressive environments, and also better simplifies the circulation process throughout the device, since the heating blocks occupy a relatively low position in the entire device.

[0050] Прозрачная покровная плита 73 установлена поверх оболочки 71, и ее поддерживает опорная рама 74. Регулирующие излучение панели 75 установлен на наружной стороне прозрачной покровной плиты 73 и расположены над поглощающей солнечное тепло панелью 72, и один конец регулирующих излучение панелей 75 вблизи прозрачной покровной плиты 73 содержит водосточный паз 76. Таким образом, в дождливую погоду, вода на прозрачной покровной плите 73 может стекать через водосточный паз 76 на регулирующие излучение панели 75, и в результате этого предотвращается накопление воды на прозрачной покровной плите 73.[0050] A transparent cover plate 73 is mounted on top of the shell 71 and is supported by a support frame 74. Radiation control panels 75 are mounted on the outside of the transparent cover plate 73 and are located above the solar heat absorbing panel 72, and one end of the radiation control panels 75 is adjacent to the transparent cover plate. plate 73 includes a drain groove 76. Thus, in rainy weather, the water on the transparent cover plate 73 can drain through the drain groove 76 onto the radiation control panels 75, and as a result, the accumulation of water on the transparent cover plate 73 is prevented.

[0051] Регулирующие излучение панели 75 изготовлены из солнцезащитного материала, который отличается, главным образом, тем, что толщина является небольшой и может составлять от 1 мм до 3 мм, обеспечивая определенную прочность, и ширина составляет от 90% до 120% диаметра теплопоглощающей труба. Регулирующие излучение панели 75 обеспечивают частичную защиту поглощающей солнечное тепло панели от облучения солнечным светом 72. Таким образом, оболочка 71, прозрачная покровная плита 73 и регулирующие излучение панели 75 могут предотвращать попадание песка и камней и защищать поглощающую солнечное тепло панель 72 от повреждения. Наиболее важно, что в случае избыточного солнечного света в летнее время регулирующие излучение панели 75 может обеспечивать частичную защиту поглощающей солнечное тепло панели от облучения солнечным светом 72, и в результате этого предотвращается чрезмерное повышение температуры и давления в поглощающей солнечное тепло камере 7 и циркуляционной трубе 5, повышается устойчивость, и увеличивается продолжительность эксплуатации устройства.[0051] The radiation control panels 75 are made of a solar control material, which is mainly characterized in that the thickness is small and can be from 1 mm to 3 mm, providing a certain strength, and the width is from 90% to 120% of the diameter of the heat-absorbing pipe . The radiation control panels 75 provide partial protection for the solar heat-absorbing panel from being exposed to sunlight 72. Thus, the shell 71, the transparent cover plate 73, and the radiation control panels 75 can prevent sand and stones from entering and protect the solar heat-absorbing panel 72 from damage. Most importantly, in the event of excess sunlight in the summer, the radiation control panels 75 can partially protect the solar heat absorbing panel from exposure to sunlight 72, and as a result, excessive temperature and pressure increase in the solar heat absorbing chamber 7 and circulation pipe 5 is prevented. , stability is increased, and the service life of the device is increased.

[0052] Согласно данному варианту осуществления регулирующие излучение панели 75 являются параллельными по отношению к солнечным лучам в зимнее время на данной территории. Как представлено на фиг. 7, стрелками на фиг. 7 обозначены солнечные лучи, и регулирующие излучение панели 75 экранируют минимальное количество солнечного света в зимнее время, в результате чего поглощающая солнечное тепло панель 72 может принимать солнечную энергию в максимальной степени. Как представлено на фиг. 8, регулирующие излучение панели 75 экранируют максимальное количество солнечного света в летнее время, в результате чего поглощающая солнечное тепло панель 72 не принимает солнечную энергию в такой высокой степени, и в устройстве не возникает чрезмерное нагревание и чрезмерное давление. Таким образом, солнечное излучение, принимаемое поглощающей солнечное тепло панелью 72, может быть соответствующим во все времена года, в результате чего повышается устойчивость, и увеличивается продолжительность эксплуатации устройства.[0052] According to this embodiment, the radiation control panels 75 are parallel with respect to the sun's rays during the winter time in the area. As shown in FIG. 7, the arrows in FIG. 7, the rays of the sun are indicated, and the radiation control panels 75 shield the minimum amount of sunlight in winter, so that the solar heat absorbing panel 72 can receive solar energy to the maximum extent. As shown in FIG. 8, the radiation control panels 75 shield the maximum amount of sunlight in summer, so that the solar heat absorbing panel 72 does not receive solar energy to such a high degree, and excessive heating and excessive pressure do not occur in the device. Thus, the solar radiation received by the solar heat absorbing panel 72 can be appropriate in all seasons, whereby the stability is improved and the service life of the device is extended.

[0053] Что касается регулирующего механизма регулирующих излучение панелей 75, если рассмотреть типичную область озера Цинхай с грунтом сезонного промерзания, например, угол подъема солнца в полдень в зимнее время составляет приблизительно 30°, и угол подъема солнца в полдень в летнее время составляет приблизительно 70°, в результате чего разность составляет приблизительно 40°. Когда угол между регулирующими излучение панелями 75 и горизонтальной плоскостью составляет 30°, солнечные лучи в зимнее время являются параллельными по отношению к регулирующим излучение панелям 75, в результате чего солнечные лучи могут непосредственно облучать поглощающую солнечное тепло панель 72 через зазор между регулирующими излучение панелями 75. В летнее время угол подъема солнца увеличивается, и солнечные лучи полностью экранированы регулирующими излучение панелями 75. Соответственно, осуществляются цели нагревания грунтового основания в зимнее время с применением солнечного излучения и предотвращения кипения внутренней среды при нагревании в летнее время.[0053] With regard to the control mechanism of the radiation control panels 75, considering a typical area of Qinghai Lake with seasonal freezing ground, for example, the sun rise angle at noon in winter is approximately 30°, and the sun rise angle at noon in summer is approximately 70 °, resulting in a difference of approximately 40°. When the angle between the radiation control panels 75 and the horizontal plane is 30°, the sun's rays are parallel to the radiation control panels 75 in winter, so that the sun's rays can directly irradiate the solar heat absorbing panel 72 through the gap between the radiation control panels 75. In summer, the angle of elevation of the sun increases, and the sun's rays are completely shielded by the radiation control panels 75. Accordingly, the purposes of heating the subgrade in winter using solar radiation and preventing the indoor environment from boiling during heating in summer are realized.

[0054] Как представлено на фиг. 9 и 10, регулирующие излучение панели 75 также могут быть установлены на внутренней стороне прозрачной покровной плиты 73. Таким образом, прозрачная покровная плита 73 и оболочка 71 могут своим действием защищать регулирующие излучение панели 75.[0054] As shown in FIG. 9 and 10, the radiation control panels 75 can also be mounted on the inside of the transparent cover plate 73. In this way, the transparent cover plate 73 and the shell 71 can protect the radiation control panels 75 by their action.

[0055] Как представлено на фиг. 11, циркуляционный энергетический блок 8 содержит солнечную фотоэлектрическую панель 81, контроллер 82 и циркуляционный насос 83 в последовательном электрическом соединении, причем солнечная фотоэлектрическая панель 81 выполнена с возможностью поглощения солнечной энергии для производства электроэнергии и энергопитания циркуляционного насоса 83, и контроллер 82 выполнен с возможностью регулирования продолжительности работы циркуляционного насоса 83. Два или более циркуляционных насосов 83 могут быть соединены параллельно, и в каждый момент времени находит применение только один циркуляционный насос 83. После того как один циркуляционный насос 83 получает повреждение, другой циркуляционный насос 83 вступает в работу, что значительно увеличивает продолжительность эксплуатации, а также повышает устойчивость и надежность системы.[0055] As shown in FIG. 11, the circulating power unit 8 includes a solar PV panel 81, a controller 82, and a circulating pump 83 in series electrical connection, the solar PV panel 81 is configured to absorb solar energy to generate electricity and power the circulating pump 83, and the controller 82 is configured to regulate duration of operation of the circulation pump 83. Two or more circulation pumps 83 can be connected in parallel, and at any time only one circulation pump 83 is used. After one circulation pump 83 is damaged, the other circulation pump 83 comes into operation, which significantly increases the service life, and also increases the stability and reliability of the system.

[0056] Циркуляционный насос 83 приводится в действие непосредственно солнечной фотоэлектрической панелью 81 без внешнего источника энергии. Циркуляционный энергетический блок 8 присоединен к соединителю, главным образом, посредством устойчивого к старению шланга высокой прочности. Контроллер 82 содержит программу программируемого логического управления, которая сначала заставляет циркуляционный насос 83 начать работу согласно всестороннему учету условий изменения продолжительности дня и солнечного излучения, и контроллер 82 также может содержать программу защиты от чрезмерного электрического напряжения для циркуляционного насоса 83, которая обеспечивает нормальную работу циркуляционного насоса 83 в природной агрессивной среде. Циркуляционный насос 83 может представлять собой жидкостный насос, а также он может представлять собой газовый насос, и циркулирующая рабочая среда может находиться в жидком состоянии, а также она может представлять собой газ.[0056] The circulation pump 83 is driven directly by the solar photovoltaic panel 81 without an external power source. The circulating energy block 8 is connected to the connector mainly by means of a high strength aging resistant hose. The controller 82 contains a programmable logic control program that first causes the circulation pump 83 to start working according to a comprehensive consideration of the conditions of changing day length and solar radiation, and the controller 82 may also contain an over-voltage protection program for the circulation pump 83, which ensures the normal operation of the circulation pump 83 in a natural aggressive environment. The circulation pump 83 may be a liquid pump, and it may also be a gas pump, and the circulating working medium may be in a liquid state, and it may also be a gas.

[0057] Как представлено на фиг. 12, согласно данному варианту осуществления также предложено самоциркуляционное предотвращающее пучение при замерзании теплосборное грунтовое основание 1, и при этом обе стороны грунтового основания 2 могут содержать самоциркуляционные предотвращающие пучение при замерзании теплосборные устройства 4. Кроме того, поглощающая солнечное тепло камера 7 на одной стороне может быть расположена на склоне грунтового основания 2, поглощающая солнечное тепло камера 7 на другой стороне может быть установлена снаружи грунтового основания 2, и на склоне грунтового основания 2 может находиться слой 3 теплозащитного материала. Теплосборные трубы 6 практически горизонтально вставлены внутри грунтового основания 2.[0057] As shown in FIG. 12, according to this embodiment, a self-circulating frost heave prevention heat collecting subgrade 1 is also provided, and both sides of the subgrade 2 may comprise self-circulating frost heave prevention heat collectors 4. In addition, the solar heat absorbing chamber 7 on one side may be located on the slope of the subgrade 2, the solar heat absorbing chamber 7 on the other side may be installed outside the subgrade 2, and the heat shield material layer 3 may be provided on the slope of the subgrade 2. The heat collecting pipes 6 are almost horizontally inserted inside the subgrade 2.

[0058] Как представлено на фиг. 13, согласно данному варианту осуществления также предложено самоциркуляционное предотвращающее пучение при замерзании теплосборное грунтовое основание 1, и при этом обе стороны грунтового основания 2 могут содержать самоциркуляционные предотвращающие пучение при замерзании теплосборные устройства 4. Кроме того, поглощающая солнечное тепло камера 7 на одной стороне может быть расположена на склоне грунтового основания 2, поглощающая солнечное тепло камера 7 на другой стороне может быть установлена снаружи грунтового основания 2, и на склоне грунтового основания 2 может находиться слой 3 теплозащитного материала. Теплосборные трубы 6 расположены неглубоко на склоне грунтового основания 2, и продольное направление теплосборной трубы 6 является параллельным по отношению к склону грунтового основания 2.[0058] As shown in FIG. 13, this embodiment also provides a self-circulating frost heave prevention heat collecting subgrade 1, and both sides of the subgrade 2 may comprise self-circulating frost heave prevention heat collectors 4. In addition, the solar heat absorbing chamber 7 on one side may be located on the slope of the subgrade 2, the solar heat absorbing chamber 7 on the other side may be installed outside the subgrade 2, and the heat shield material layer 3 may be provided on the slope of the subgrade 2. The heat collecting pipes 6 are located shallowly on the slope of the subgrade 2, and the longitudinal direction of the heat collecting pipe 6 is parallel to the slope of the subgrade 2.

[0059] Как можно видеть, самоциркуляционные предотвращающие пучение при замерзании теплосборные устройства 4, предложенные согласно данному варианту осуществления, могут быть расположены на одной стороне или на обеих сторонах грунтового основания и находиться на расстоянии друг от друга на каждой стороне грунтового основания.[0059] As can be seen, the self-circulating anti-freeze heat collectors 4 provided in this embodiment can be located on one side or both sides of the subgrade and spaced apart on each side of the subgrade.

[0060] Принципы работы самоциркуляционного предотвращающего пучение при замерзании теплосборного устройства и его грунтового основания, которые предложены согласно данному варианту осуществления, заключаются в следующем:[0060] The operating principles of the self-circulating anti-freeze heave heat collecting device and its subgrade, which are proposed in this embodiment, are as follows:

[0061] (а) в условиях солнечного света в дневное время поглощающая солнечное тепло панель 72 поглощает солнечное излучение и преобразует его во внутреннюю тепловую энергию для нагревания циркулирующей рабочей среды;[0061] (a) under daytime sunlight conditions, the solar heat absorbing panel 72 absorbs solar radiation and converts it into internal heat energy to heat the circulating working medium;

[0062] (b) циркуляционный энергетический блок 8 заставляет нагретую циркулирующую рабочую среду течь и передавать тепло;[0062] (b) the circulating power unit 8 causes the heated circulating working medium to flow and transfer heat;

[0063] (с) нагревание грунта вокруг теплосборных труб 6 осуществляется посредством непрерывного высвобождения тепла теплосборных труб 6 внутри грунтового основания 2;[0063] (c) heating of the soil around the heat collection pipes 6 is carried out by continuously releasing heat from the heat collection pipes 6 inside the subgrade 2;

[0064] (d) в условиях отсутствия солнечного излучения в ночное время система полностью прекращает работу, и в то же время слой 3 теплозащитного материала на наружной стороне грунтового основания 2 эффективно предотвращает значительные потери тепла внутри грунтового основания.[0064] (d) In the absence of solar radiation at night, the system completely stops working, and at the same time, the thermal protection material layer 3 on the outside of the subgrade 2 effectively prevents significant heat loss inside the subgrade.

[0065] Соответственно, в процессе дневной и ночной циркуляции и теплопереноса, грунтовое основание всегда находится в процессе чистого поглощения тепла и непрерывного накопления внутреннего тепла, что обеспечивает сбор тепла внутри грунтового основания и состояние, в котором всегда поддерживается положительная температура, а также достигаются цели предотвращения и устранения инженерных неисправностей, таких как замерзание материала грунтового основания и пучение при замерзании грунтового основания.[0065] Accordingly, in the process of day and night circulation and heat transfer, the subgrade is always in the process of pure heat absorption and continuous accumulation of internal heat, which ensures that heat is collected inside the subgrade and a state in which a positive temperature is always maintained, and the goals are also achieved. preventing and correcting engineering failures such as subgrade material freezing and subgrade heaving.

[0066] Что касается регулирующих излучение панелей 75, поскольку солнечное излучение в летнее время является чрезмерно интенсивным и вызывает перегрев внутренней циркулирующей рабочей среды от поглощающей солнечное тепло панели 72, превышение температуры кипения рабочей среды и образование большого количества рабочей среды в парообразном состоянии, и присутствует явление чрезмерного давления во внутренней циркуляционной системе, это представляет собой значительную угрозу для устойчивости системы в целом, и данный вариант осуществления позволяет эффективно предотвращать и устранять возникновение такого явления посредством установки регулирующих излучение панелей 75.[0066] With regard to the radiation control panels 75, since the solar radiation in summer is excessively intense and causes the internal circulating working medium from the solar heat absorbing panel 72 to overheat, the boiling point of the working medium exceeds, and a large amount of working medium is generated in the vapor state, and there is phenomenon of excessive pressure in the internal circulation system, this is a significant threat to the stability of the system as a whole, and this embodiment can effectively prevent and eliminate the occurrence of such a phenomenon by installing radiation control panels 75.

[0067] Регулирующие излучение панели 75 расположены над поглощающей солнечное тепло панелью 72 и являются, главным образом, параллельными по отношению к солнечным лучам в зимнее время, не вызывая чрезмерное воздействие на солнечное излучение в зимнее время и поглощающие солнечное излучение трубы. Однако в летнее время, поскольку угол подъема солнца значительно увеличивается, регулирующие излучение панели 75 функционируют с большей эффективностью для экранирования солнечного излучения, уменьшая нагревание поглощающей солнечное тепло панели 72 от солнечного излучения и лучше защищая систему. Таким образом, принцип работы регулирующих излучение панелей 75 заключается, главным образом, в том, чтобы своим действием лучше регулировать солнечное излучение с учетом значительного различия углов падения солнечного излучения в зимнее время и летнее время. В итоге регулирующие излучение панели 75 могут обеспечивать полное попадание солнечного излучения на поглощающую солнечное тепло панель 72 в зимнее время, и в результате этого обеспечивается полная эксплуатация нагревательной системы, и обеспечивается, что в грунтовом материале грунтового основания не происходит пучение при замерзании, а также обеспечивается полное экранирование солнечного излучения в летнее время, таким образом, что циркуляционная энергетическая система прекращает работу, и в результате этого увеличивается продолжительность эксплуатации всего устройства.[0067] The radiation control panels 75 are located above the solar heat absorbing panel 72 and are generally parallel to the sun's rays in winter without causing excessive exposure to the sun's rays in winter and the solar absorbing tubes. However, in summer, as the angle of elevation of the sun increases significantly, the radiation control panels 75 function more effectively to shield solar radiation, reducing the heat of the solar heat absorbing panel 72 from solar radiation and better protecting the system. Thus, the operating principle of the radiation control panels 75 is mainly to better control solar radiation by their action, taking into account the significant difference in the angle of incidence of solar radiation in winter and summer. As a result, the radiation control panels 75 can ensure that solar radiation is fully exposed to the solar heat absorbing panel 72 in winter, and as a result, the heating system is fully operational, and it is ensured that frost heaving does not occur in the ground material of the subgrade, and also provides complete shielding of solar radiation in the summer, so that the circulating energy system stops working, and as a result, the operating life of the entire device is increased.

[0068] Кроме того, регулирующие излучение панели 75 имеют определенную прочность, а также могут своим действием лучше защищать поглощающую солнечное тепло панель 72 от повреждения вследствие летящих камней или человеческих факторов, которые вызывают песок и камни, летящие в природных условиях, движение транспортных средств и т.п.[0068] In addition, the radiation control panels 75 have a certain strength, and can also act to better protect the solar heat-absorbing panel 72 from damage due to flying stones or human factors that cause sand and stones flying under natural conditions, vehicle traffic, and etc.

[0069] Самоциркуляционное предотвращающее пучение при замерзании теплосборное устройство и его грунтовое основание, которые предложены согласно данному варианту осуществления, обеспечивают следующие полезные эффекты.[0069] The self-circulating anti-freeze heave heat collecting device and its subgrade provided in this embodiment provide the following beneficial effects.

[0070] 1. Значительные отличия и преимущества по сравнению с существующими инженерными технологиями.[0070] 1. Significant differences and advantages over existing engineering technologies.

[0071] а) Изменение способов предотвращения и устранения[0071] a) Changing the methods of prevention and elimination

[0072] Чтобы устранить неисправности грунтового основания на территориях сезонного промерзания грунта, данный вариант осуществления исходит непосредственно из основного фактора «температура грунта», который вызывает неисправности грунтового основания, таким образом, что материал грунта грунтового основания всегда находится в состоянии положительной температуры, и устраняется пучение при замерзании, вызываемое замораживанием материала грунта грунтового основания при отрицательной температуре, посредством непрерывного нагревания материала грунта грунтового основания от теплосборных труб 6. Кроме того, согласно данному варианту осуществления предложены непосредственное нагревание циркулирующей рабочей среды с применением поглощающей солнечное тепло панели 72, а затем непосредственная передача тепла для устранения неисправностей грунтового основания с применением циркуляционного насоса 83, и осуществлен переход от производства к потреблению без промежуточной потери тепловой энергии, в результате чего система в целом работает эффективно и быстро.[0072] In order to eliminate subgrade failures in seasonal ground freezing areas, this embodiment proceeds directly from the main factor "ground temperature" that causes subgrade failures, so that the ground material of the subgrade is always in a positive temperature state, and eliminates frost heave caused by freezing the subgrade material at a sub-zero temperature by continuously heating the subgrade material from the heat collection pipes 6. In addition, according to this embodiment, direct heating of the circulating working medium using the solar heat absorbing panel 72, and then directly transfer of heat to eliminate faults in the subgrade using a circulation pump 83, and the transition from production to consumption was carried out without intermediate loss of thermal energy, in cut This will ensure that the system as a whole works efficiently and quickly.

[0073] b) Изменение устойчивости системы в целом[0073] b) Alteration of overall system stability

[0074] По сравнению с существующей солнечной теплосборной системой, наиболее значительное отличие согласно данному варианту осуществления представляет собой регулирование количества солнечного излучения, принимаемого поглощающей солнечное тепло панелью 72 в зависимости от потребностей. На основании условий применения и целей применения данного варианта осуществления, в летнее время, солнечное излучение является интенсивным, для грунтового основания отсутствует проблема неисправностей в результате пучения при замерзании, и система должна находиться в режиме ожидания. В таких условиях регулирующие излучение панели 75 согласно данному варианту осуществления полностью экранируют солнечное излучение в летнее время, таким образом, что циркуляционная энергетическая система прекращает работу, и в результате этого увеличивается продолжительность эксплуатации всего устройства, при этом в зимнее время, чтобы предотвращать неисправности в результате пучения при замерзании, вызываемые замораживанием материала грунта грунтового основания, регулирующие излучение панели 75 могут допускать полное попадание солнечного излучения на поглощающую солнечное тепло панель 72, и в результате этого обеспечивается полная работа нагревательной системы, а также обеспечивается отсутствие пучения при замерзании материала грунта грунтового основания.[0074] Compared with the existing solar heat collection system, the most significant difference according to this embodiment is the regulation of the amount of solar radiation received by the solar heat absorbing panel 72 depending on the needs. Based on the application conditions and application purposes of this embodiment, in summer time, the solar radiation is intense, there is no problem of frost heave malfunctions for the subgrade, and the system should be in the standby mode. Under such conditions, the radiation control panels 75 according to this embodiment completely shield the solar radiation in summer, so that the circulating power system stops working, and as a result, the operating time of the entire device is increased, while in winter, so as to prevent malfunctions due to frost heave caused by freezing of the subgrade material, the radiation control panels 75 can allow full exposure of solar radiation to the solar heat absorbing panel 72, and as a result, full operation of the heating system is ensured, and also ensures that there is no frost heave of the subgrade material.

[0075] Что касается регулирования циркуляционной энергетической системы, циркуляционный энергетический блок 8 содержит два или более циркуляционных насоса 83, которые соединены параллельно, и при этом в каждый момент времени только один насос находится в работе, что значительно увеличивает продолжительность эксплуатации, а также повышает устойчивость и надежность системы.[0075] With regard to the regulation of the circulating power system, the circulating power unit 8 includes two or more circulating pumps 83 that are connected in parallel, and only one pump is in operation at a time, which greatly increases the service life and also improves stability. and system reliability.

[0076] Таким образом, данный вариант осуществления имеет значительное отличие от существующих технологий и производит эффект при половинном усилии посредством решения основной проблемы устранения неисправностей грунтового основания на территории сезонного замерзания и оттаивания, и при этом устраняется различие термодинамического соединения грунтового основания посредством горизонтального, сбалансированного и симметричного распределения изолиний температуры грунта грунтового основания, и в результате этого дополнительно повышается устойчивость механической части грунтового основания. По существу, эффективно предотвращаются инженерные неисправности, такие как неравномерное пучение при замерзании и продольное растрескивание грунтового основания, и обеспечивается долгосрочная устойчивость грунтового основания.[0076] Thus, this embodiment has a significant difference from existing technologies and produces half-effort effect by solving the main troubleshooting problem of the subgrade in the seasonal freeze and thaw area, while eliminating the difference in the thermodynamic connection of the subgrade through horizontal, balanced and symmetrical distribution of isolines of soil temperature of the subgrade, and as a result of this, the stability of the mechanical part of the subgrade is further increased. As such, engineering failures such as uneven frost heaving and longitudinal cracking of the subgrade are effectively prevented, and the long-term stability of the subgrade is ensured.

[0077] 2. Данный вариант осуществления успешно решает существующие инженерные проблемы. Поскольку согласно данному варианту осуществления конструкция занимает положение на одной стороне или на обеих сторонах грунтового основания, способ сооружения представляет собой бурение отверстий в горизонтальном направлении, точечное строительство осуществляется на грунтовом основании, скорость заполнения и бурения в грунтовом основании является высокой, диаметр отверстий является небольшим, и они не влияют на устойчивость грунтового основания. В то же время в процессе строительства необходимо только бурение отверстий и заполнение отверстий, и при этом не требуются такие применявшиеся в прошлом меры, как цементирование и восстановление, в результате чего не производится значительное возмущение и изменение механических свойств грунтового основания, и по этой причине дополнительно повышается устойчивость исходного грунтового основания. Таким образом, в процессе строительства не производится воздействие на нормальное движение поездов, и эффективно устраняются неисправности инженерной конструкции в условиях движения поездов.[0077] 2. This embodiment successfully solves existing engineering problems. Since in this embodiment, the structure occupies a position on one side or both sides of the subgrade, the method of construction is to drill holes in the horizontal direction, spot construction is carried out on the subgrade, the rate of filling and drilling in the subgrade is high, the diameter of the holes is small, and they do not affect the stability of the subgrade. At the same time, the construction process only needs to drill holes and fill holes, and it does not require such measures used in the past as cementing and remediation, as a result of which there is no significant disturbance and change in the mechanical properties of the subgrade, and for this reason, additionally increases the stability of the original soil base. Thus, during the construction process, there is no impact on the normal movement of trains, and malfunctions of the engineering structure in the conditions of train movement are effectively eliminated.

[0078] 3. Согласно данному варианту осуществления используется цельная конструкция из материалов алюминиевых сплавов для поглощающей солнечное тепло панели 72, которая имеет большую массу и размещается вблизи грунта или склона, и все они могут быть соединены последовательно или параллельно, в результате чего может быть значительно повышена устойчивость системы в агрессивных условиях сильного ветра на западе КНР. Кроме того, снижение центра тяжести нагревательных блоков способствует образованию и увеличению толкательной силы во всей системе тепловой циркуляции устройства, а также обеспечивает непрерывную и эффективную работу в течение всего процесса циркуляции и передачи тепла.[0078] 3. According to this embodiment, an integral structure of aluminum alloy materials is used for the solar heat absorbing panel 72, which has a large mass and is placed near the ground or a slope, and all of them can be connected in series or in parallel, which can result in significant increased system stability in aggressive conditions of strong winds in the west of China. In addition, lowering the center of gravity of the heating blocks contributes to the formation and increase of the pushing force in the entire thermal circulation system of the device, and also ensures continuous and efficient operation during the entire circulation and heat transfer process.

[0079] Для исследования эффективности регулирования самоциркуляционного предотвращающего пучение при замерзании теплосборного устройства и его грунтового основания, которые предложены согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, численное модельное вычисление осуществлено с учетом инженерных мер в сочетании с геологическими условиями исследуемых инженерных площадок на участке Синин-Голмуд Цинхай-Тибетской железной дороги.[0079] In order to study the control efficiency of the self-circulating frost heave prevention heat collecting device and its subgrade, which are proposed according to the embodiments of the present invention, a numerical simulation calculation is carried out taking into account engineering measures in combination with the geological conditions of the surveyed engineering sites in the Xining-Golmud Qinghai - Tibetan railway.

[0080] Пример: на одной стороне теневого склона грунтового основания Цинхай-Тибетской железной дороги, имеющего высоту 2,0 м и ширину поверху 7,5 м, теплосборные трубы горизонтально вставлены внутри грунтового основания в положении высоты 0,5 м, причем длина вставки составляет 8 м, и интервал между теплосборными трубами в продольном направлении грунтового основания составляет 2 м. В нагревательной системе мощность нагревания составляет 900 Вт в пересчете на мощность нагревания существующего солнечного водяного нагревателя площадью 1 м² в данном регионе, время работы составляет от 10:00 до 16:00 часов в дневное время, и эффективная мощность для вычисления уменьшается на 50%. Для дополнительной проверки эффективности таких мер в неблагоприятных условиях слой теплозащитного материала не уложен на склоне грунтового основания в модельном вычислении.[0080] Example: On one side of the shady slope of the subgrade of the Qinghai-Tibet Railway having a height of 2.0 m and a width at the top of 7.5 m, heat collecting pipes are horizontally inserted inside the subgrade at a height position of 0.5 m, and the insertion length is 8 m, and the spacing between the heat collecting pipes in the longitudinal direction of the subgrade is 2 m. In the heating system, the heating power is 900 W, based on the heating power of the existing 1 m ² solar water heater in the region, the operating time is from 10:00 until 16:00 hours in the daytime, and the effective power for computing is reduced by 50%. To further check the effectiveness of such measures under adverse conditions, a layer of thermal protection material is not laid on the slope of the subgrade in the model calculation.

[0081] В таких условиях эксплуатации теплосборные трубы были установлены в эту зиму 15 декабря и 15 января, поле температуры грунта с результатами модельного вычисления через несколько суток после укладки теплосборных труб представлено на фиг. 14. На фиг. 14 представлен профиль температуры грунта грунтового основания в условиях минимальной температуры окружающей среды в 08:30 после того, как грунтовое основание на 30 сутки осуществляет рассеяние тепла в течение одной ночи. Можно видеть, что (а) в отношении характеристик значений температуры грунта в большинстве областей грунтового основания температура грунта принимает положительные значения, причем температура грунта в положениях опорного слоя и имеющей повышенную влажность нижней части грунтового основания находится в области относительно высоких температур, при этом максимальная температура может достигать 18°С; (b) в отношении характеристик морфологии поля температуры грунта изолинии температуры грунта в целом проявляют горизонтальные и параллельные морфологические характеристики. В частности, изотермическая линия 0°С имеет плоское распределение, в котором зона замерзания и зона положительных температур расположены параллельно по отношению друг к другу. Зона замерзания содержит лишь распределение нескольких тонких линий в верхней части грунтового основания, и распределение является равномерным и симметричным, в результате чего могут быть эффективно решены инженерные проблемы замерзшего грунта, и подробности могут быть описаны следующим образом:[0081] Under such operating conditions, the heat collection pipes were installed this winter on December 15 and January 15, the ground temperature field with the results of the model calculation a few days after the installation of the heat collection pipes is presented in Fig. 14. In FIG. 14 shows the subgrade soil temperature profile under minimum ambient temperature conditions at 08:30 after the subgrade dissipates heat for one night on day 30. It can be seen that (a) in relation to the characteristics of soil temperature values in most areas of the subgrade, the soil temperature takes on positive values, and the temperature of the soil in the positions of the support layer and the lower part of the subgrade with high humidity is in the region of relatively high temperatures, while the maximum temperature can reach 18°C; (b) With respect to the morphology characteristics of the ground temperature field, the ground temperature contours generally exhibit horizontal and parallel morphological characteristics. In particular, the 0°C isothermal line has a flat distribution in which the freezing zone and the positive temperature zone are parallel to each other. The freezing zone contains only a distribution of a few thin lines at the top of the subgrade, and the distribution is uniform and symmetrical, so that the engineering problems of the frozen ground can be effectively solved, and the details can be described as follows:

[0082] (1) Улучшено температурное состояние температурного поля в центральной области исходного грунтового основания, и выполнены требования регулирования температурного поля железнодорожного грунтового основания на территории сезонного промерзания грунта. Как можно видеть на фиг. 14, после реализации данного подробного варианта осуществления температура грунта в центральной области и основном опорном слое грунтового основания принимает положительные значения, и имеющие положительную температуру и высокую температуру области грунта образуются в центре грунтового основания. Кроме того, поскольку эта часть материала грунта имеет высокое влагосодержание и высокую теплоемкость и собирает больше тепла, способность предотвращения пучения при замерзании грунтового основания повышается, когда уменьшается температура окружающей среды.[0082] (1) The temperature state of the temperature field in the central region of the original subgrade is improved, and the requirements for regulating the temperature field of the railway subgrade in the area of seasonal ground freezing are met. As can be seen in FIG. 14, after the implementation of this detailed embodiment, the temperature of the ground in the center region and the main subgrade becomes positive, and positive temperature and high temperature ground regions are formed in the center of the subgrade. In addition, since this part of the soil material has a high moisture content and a high heat capacity and collects more heat, the frost heave prevention ability of the subgrade increases when the ambient temperature decreases.

[0083] (2) Распределение изолинии 0°С температуры грунта и других изотермических линий температурного поля является полностью горизонтальным и плоским, и распределение тонких линий в зоне замораживания присутствует в верхней части грунтового основания и вблизи крепления откоса, что значительно повышает устойчивость грунтового основания. Как можно видеть на фиг. 14, температурное поле грунтового основания имеет плоское распределение, в частности, для изотермической линии 0°С, и является выпуклым вверху в грунтовом основании в целом, и в результате этого упрощается выпуск воды, содержащейся в грунтовом основании, и значительно уменьшается величина пучения при замерзании грунтового основания в условиях, в которых выпадают атмосферные осадки, и замерзание и оттаивание часто чередуются в начале весны.[0083] (2) The distribution of the 0°C ground temperature contour and other isothermal temperature field lines is completely horizontal and flat, and the distribution of fine lines in the freezing zone is present at the top of the subgrade and near the slope support, which greatly improves the stability of the subgrade. As can be seen in FIG. 14, the temperature field of the subgrade has a flat distribution, in particular for the 0°C isothermal line, and is convex at the top in the subgrade as a whole, and as a result, the discharge of water contained in the subgrade is facilitated and the amount of frost heaving is greatly reduced. subgrade under conditions where precipitation occurs and freezing and thawing often alternate in early spring.

[0084] (3) Устраняется влияние эффекта теневого и солнечного склона и практически устраняется инженерная проблема продольных трещин в грунтовом основании. Как можно видеть на фиг. 14, температурное поле грунтового основания под дорожным покрытием имеет практически симметричное распределение вокруг центра грунтового основания, и изотермические линии температурного поля грунтового основания являются плоскими. Кроме того, зона замерзания распределена только в верхней части грунтового основания и области тонкой полоски под креплением откоса, что дополнительно снижает степень менее поперечного дифференциального пучения при замерзании, которое образуется в части положений замерзания, а также устраняет возможность продольных трещин в грунтовом основании.[0084] (3) The effect of shadow and sun slope is eliminated, and the engineering problem of longitudinal cracks in the subgrade is practically eliminated. As can be seen in FIG. 14, the temperature field of the subgrade under the pavement has a substantially symmetrical distribution around the center of the subgrade, and the isothermal lines of the subgrade temperature field are flat. In addition, the freezing zone is distributed only in the upper part of the subgrade and the area of the thin strip under the slope bracing, which further reduces the degree of less transverse differential frost heaving that occurs in part of the freezing positions, and also eliminates the possibility of longitudinal cracks in the subgrade.

[0085] Данный вариант осуществления приведен исключительно в целях представительного анализа настоящего изобретения, и вывод практически представляет собой эффекты, которые должны быть достигнуты посредством настоящего изобретения согласно тенденции (при различии в конкретных значениях).[0085] This embodiment is given solely for the purposes of a representative analysis of the present invention, and the conclusion is practically the effects to be achieved by the present invention according to the trend (when specific values differ).

[0086] Кроме того, модельное вычисление показывает, что при строительстве железной дороги на территории сезонного промерзания грунта с применением конструкции согласно данному варианту осуществления грунтовое основание всегда сохраняет тепловую энергию в течение эксплуатации, и зона замерзания в грунтовом основании уменьшается в процессе работы, в результате чего конструкция может выполнять желательные требования в отношении механической устойчивости грунтового основания и может поддерживать долгосрочную устойчивость грунтового основания.[0086] In addition, the simulation calculation shows that when constructing a railway in a seasonally frozen ground area using the structure of this embodiment, the ground base always stores thermal energy during operation, and the freezing zone in the ground base decreases during operation, as a result whereby the structure can meet the desired mechanical stability requirements of the subgrade and can maintain the long-term stability of the subgrade.

[0087] В приведенном выше описании представлены подробно лишь варианты осуществления настоящего изобретения, но этим не ограничивается объем правовой охраны настоящего изобретения. Любое легко понятное для специалистов в данной области техники изменение или замещение в пределах области техники, описанной настоящим изобретением, находится в пределах объема правовой охраны настоящего изобретения. Таким образом, объем правовой охраны настоящего изобретения определен объемом, который защищен прилагаемой формулой изобретения.[0087] In the above description, only embodiments of the present invention are described in detail, but this does not limit the scope of legal protection of the present invention. Any change or substitution easily understood by those skilled in the art within the scope of the art described by the present invention is within the scope of the present invention. Thus, the scope of legal protection of the present invention is defined by the scope, which is protected by the appended claims.

Claims

1. Self-circulating frost heave prevention heat-collecting device, comprising a solar heat-absorbing chamber (7), a circulating energy block (8), a heat-collecting pipe (6) and a circulation pipe (5), wherein the solar heat-absorbing chamber (7), the circulating energy block (8) and the heat collecting pipe (6) are connected in series through the circulation pipe (5) to form a circulation circuit filled with a circulating working medium, and the solar heat absorbing chamber (7) is configured to absorb solar energy and heat the circulating working medium, and at the same time the heat-collecting pipe (6) is made with the possibility of being inserted into the soil base (2) and transferring the heat of the circulating working medium into the soil base (2).

2. The self-circulating anti-freeze heave heat collector according to claim 1, wherein the solar heat-absorbing chamber (7) comprises:

shell (71);

solar heat absorbing panel (72) installed inside the shell (71);

a transparent cover plate (73) mounted on top of the shell (71); and

radiation regulating panels (75) mounted on a transparent cover plate (73) above the solar heat absorbing panel (72), wherein the radiation regulating panels (75) are made of a sun-protective material and are configured to partially protect the solar heat absorbing panel (72) from irradiation sunlight.

3. The self-circulating anti-freeze heat collector according to claim 2, wherein the radiation control panels (75) are parallel to the sunlight in the winter time in the area.

4. The self-circulating frost heave-preventing heat collector according to claim 2, wherein the radiation control panels (75) are installed on the outside of the transparent cover plate (73), and one end of the radiation control panels (75) near the transparent cover plate (73) comprises drain groove (76).

5. The self-circulating anti-freeze heat collector according to claim 2, wherein the radiation control panels (75) are mounted on the inside of the transparent cover plate (73).

6. Self-circulating anti-freeze heave heat collecting device according to claim 1, wherein the heat collecting pipe (6) comprises:

outer pipe (61);

a liquid inlet pipe (62) in communication with the outer pipe (61) from the outside and in communication with one end of the circulation pipe (5); and

a liquid outlet pipe (63) having one end inserted inside the outer pipe (61) and containing an opening in communication with the outer pipe (61), and the other end emerging from the outer pipe (61) and in communication with the other end of the circulation pipe (5).

7. The self-circulating anti-freeze heave heat collector according to claim 1, wherein the circulating power unit (8) comprises a solar photovoltaic panel (81), a controller (82) and a circulation pump (83) in series electrical connection, wherein the solar photovoltaic panel ( 81) is configured to absorb solar energy to generate electricity and power the circulation pump (83), while the controller (82) is configured to regulate the duration of the circulation pump (83).

8. Self-circulating anti-heave when freezing heat-collecting soil base containing soil base (2) and self-circulating preventing heaving when freezing heat-collecting device according to any one of paragraphs. 1-7, wherein the solar heat absorbing chamber (7) is installed outside the subgrade (2) and the heat collecting pipe (6) is inserted inside the subgrade (2).

9. The self-circulating frost heave prevention heat-collecting subgrade according to claim 8, wherein the self-circulating frost heave prevention heat-collecting subgrade additionally comprises a layer (3) of heat-shielding material located on the slope of the subgrade (2).