[实用新型]一种热棒工作状态检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及自动化检测系统，特别涉及一种冻土路基的热棒工作状态检测系统。

背景技术

随着国民经济的快速发展和国家经济实力的不断增强，以及青藏公路和青藏铁路的建成与顺利通车，我国在多年冻土地区的公路铁路建设施工积累了一定的经验，在今后的十多年里，青海、西藏、新疆、黑龙江等许多省区公路建设仍将快速发展，其中，许多项目都经过多年冻土区。

但是，由于路网对冻土区的原始生态会不可避免的产生负面影响，在道路通行过程中路基将会出现不稳定沉陷、波浪、纵向开裂，边坡滑塌等病害，从而导致沥青路面的纵裂、横裂、网裂等病害发生。

热棒技术作为一种有效的主动地温度调控技术，它通常是将热棒下端埋入地表以下8米，将其上端4米外套散热器裸露地表之上。图1为现场热棒埋设示意图。可以看出现场的热棒主要分为三部分：散热段101在地表之上，上面附着散热片104；绝热段102和吸热段103都在地表以下。

在利用热棒技术的过程中，当地下土层的温度高于地上环境时，热棒内部的液态工质便发生汽化，气态工质携带地下热量沿热棒管内侧上升至热棒上端，这时由于地表以上的环境温度较低，汽化的工质从地下所携带的热量通过热棒外侧的散热片被释放到大气中去，工质再次转变为液态下落到热棒底端。如此循环往复使得地下的温度始终保持在0℃以下。当地下土层的温度低于地上环境温度时，热棒停止工作，也就是说以上过程是不可逆的。在地表以上的环境温度季节性致冷过程中能从地基中吸取热量使冻土层降温并储存冷量，防止多年冻土发生熔化。以此可以消除路基冻害，有效地提升多年冻土上限，保护冻土路基稳定性。

然而，在利用热棒技术保护冻土路基稳定性时，热棒一旦埋入路基两侧，它便会长年累月随着环境温度的变化对地下温度进行调节。但是，热棒的工作环境却是非常的恶劣，低温时能达到-30℃～-40℃，昼夜温差非常大；雨、雪、霜、冻、强紫外线等等，都会存在并产生影响；在此恶劣的工作环境下，热棒的工作状态、工作效率随着时间的推移均会发生变化，有些甚至会产生失效。对此就需要进行定期的检测与维护，随时掌握热棒工作状态的第一手资料。

在对冻土路基的热棒工作状态进行检测时，易于进行测量的是热棒散热段上的数据，特别是能够直接反映热棒工作状态的温度。热棒的散热段上附着散热片，现场热棒的散热片上的温度由多种因素造成，主要有以下因素：

1)环境温度；

2)太阳辐射热棒散热片产生的温度；

3)热棒散热片反射周围热源产生的温度；

4)热棒工作时，从冻土层带上来的热量所产生的温度。

上述4个因素中，因素1)在任何时候都是主导，无论白天还是夜间、无论热棒工作与否、也无论现场天气如何，环境温度均会大大影响热棒散热片上的温度，所以热棒散热片上所测得的温度很大程度上都反映了当时的环境温度。由于近地表大气垂直方向上温度差的存在，现场所测得的热棒散热片上的温度是存在明显梯度的，即散热片底端的温度较高、散热片顶端的温度较低。但热棒内部的工质会对散热片上温度的梯度产生影响。因素2)、3)对散热片也有影响，在天晴的白天由于阳光的照射，热棒散热片的温度会有所上升，而如果测量现场存在热源也会对热棒散热片上的温度产生影响。对于因素4)，如果热棒在工作情况下，其内部工质会不停地把地下吸热段的热量传到散热段，于是便抬高了散热片上的温度，并且这种温度的抬高是存在于整段散热段的，也就是说，地下传上来的热量不会使底端散热片温度提升得多而顶端散热片温度提升得少，而是使整段散热片的温度均得到抬高。理论上讲热棒内部在任何高度气体工质的温度是均等的，但是，尽管如此，在一定的测试条件下，工作热棒吸热段传上来的热量仍然能够在散热片上的温度中表现出来。

通过上面的分析，可以看出：首先，热棒工作状态可以从热棒散热片上的温度反映出来，当热棒工作状态良好时，散热片上的温度提升得较高；当热棒工作状态较差或者完全不工作时，散热片上的温度提升得较少或者完全不提升。其次热棒散热片温度的测量应尽量减小因素2)、3)的影响，否则干扰严重。

然而，由于热棒工作环境的恶劣，目前尚没有能够适宜于于热棒工作现场的热棒工作状态检测系统，所以对于热棒工作状态的现场检测带来了很大困难。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种热棒工作状态检测系统，该系统适宜于对冻土路基的热棒工作状态进行现场检测。