[发明专利]热发电自衡温锚杆及其制作方法

说明书

本发明提供了一种热发电自衡温锚杆及其制作方法，属于岩土工程技术领域，热发电自衡温锚杆包括锚杆、热发电系统和温度循环系统，锚杆设有空腔体，空腔体内盘设有管道，热发电系统用于吸收锚杆围岩内的热能并将热能转化为电能，温度循环系统与热发电系统电连接，用于循环管道内的换热液；制作方法包括在锚杆空腔体内依次安装隔热板、集热器、热发电器、蓄电器、管道、换热罐和压缩机，在锚杆外安装吸热板、护筒、承压板以及安装温度传感器等。本发明提供的热发电自衡温锚杆及其制作方法，将围岩内的热能并将热能转化为电能，平衡位于锚杆深部和浅部的围岩温度，平衡隧道低温空气与浅部围岩温度，对隧道内外起到了“衡”温的作用。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，更具体地说，是涉及一种热发电自衡温锚杆及其制作方法。

背景技术

川藏铁路位于高寒与高环境梯度的地区，是世界上科学与技术难题最多、难度最高、最为复杂艰险的交通工程和超大型岩体工程。川藏铁路约占80％线路长度位于海拔3000m以上，其中线路高程在3000m-4000m的段落里程共计589Km，超过4000m的里程共计174Km，全线最高海拔4340Km，海拔每增加1000m空气密度减少约10％。空气密度低，隧道内外温差大，在部分隧道中围岩温度达90℃，隧道外低温空气达-32.2℃，隧道外超低温冷空气对隧道高温围岩造成严重影响。

目前，对于施工过程中遇到温度梯度异常情况主要采取通风和洒水及通风与洒水相结合的降温措施，但当遇到隧道内外温差达上百摄氏度时，外部超低冷空气进入隧道内部，隧道高温围岩受到超低温空气的影响极有可能出现严重事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热发电自衡温锚杆以及制作方法，旨在解决隧道内外温差大，对隧道岩体造成影响的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种热发电自衡温锚杆，包括：锚杆、热发电系统和温度循环系统，锚杆设有空腔体，所述空腔体内盘设有管道，所述管道内流通有换热液；热发电系统设于所述锚杆空腔体内部，所述锚杆周向围岩内的热能通过所述管道传递至所述换热液，所述热发电系统用于吸收所述锚杆周向围岩内的热能并将所述换热液中的热能转化为电能；温度循环系统，设于所述锚杆空腔体内部，与所述热发电系统的电能输出端电性连接，与所述热发电系统交替作业，用于循环所述管道内的换热液。

作为本申请另一实施例，热发电自衡温锚杆还包括温度监测系统，所述温度监测系统设于所述锚杆的锚固端上，与所述热发电系统电能输出端连接，用于监测隧道内部空气温度。

作为本申请另一实施例，所述热发电系统包括吸热板、集热器、热发电器和蓄电器，吸热板为多个且均设于所述锚杆外壁上，用于吸收所述锚杆周向围岩内的热能，所述吸热板的热能输出端连接所述管道，所述吸热板的热能传递给所述管道内的所述换热液；集热器设于所述锚杆内部，与所述管道输出端连接，用于收集所述换热液的热能；热发电器与所述集热器的输出端连接，用于将所述集热器输出的热能转化为电能；所述蓄电器的输入端与所述热发电器的电能输出端连接，用于储存经所述热发电器产生的电能。

作为本申请另一实施例，所述温度循环系统包括换热罐和压缩机，换热罐为封闭状，用于储存换热液；压缩机与所述热发电系统的电能输出端电性连接，所述压缩机的输入端连接所述换热罐，用于抽取所述换热液并泵送所述换热液至所述管道内，所述管道内的换热液借助于所述压缩机的动力在所述管道内循环流动。

作为本申请另一实施例，所述热发电自衡温锚杆还包括设于所述锚杆内部的隔热板，所述隔热板用于分隔所述锚杆内部空间为深部空间和浅部空间两部分，在两部分空间内均设有所述热发电系统和所述温度循环系统；

位于所述锚杆深部空间内的所述温度循环系统用于吸收所述锚杆深部围岩的高温或低温热能，并通过所述管道内的所述换热液循环，平衡所述锚杆深部围岩温度；