[发明专利]用于冻土路基坡面的降温组块

说明书

本发明公开了一种用于冻土路基坡面的降温组块，该降温组块设于路基坡面，包括分隔板及遮阳隔热板。分隔板的两侧边架设于路基坡面，分隔板于远离路基坡面的一侧设有反射层；遮阳隔热板置于分隔板外侧，且遮阳隔热板的两侧边与分隔板的两侧边贴合，遮阳隔热板与分隔板之间形成两侧开口且四周密闭的对流换热通道，遮阳隔热板内部设有保温层，且遮阳隔热板于靠近分隔板的一侧设有散热片。遮阳隔热板、分隔板与对流换热通道形成隔热区，分隔板与路基坡面及其之间的空间形成蓄冷区。本发明通过上层阻热区多方面的高效阻热，下层蓄冷区进行多层级的蓄冷和降温，从而达到对冻土路基坡面高效降温的目的。

技术领域

本发明涉及温度调控层，尤其涉及一种用于冻土路基坡面的降温组块。

背景技术

冻土是一种温度低于0℃且含有冰的土岩，冻土的力学强度会随着温度的变化而发生巨大的改变：温度越低冻土强度越大，当温度低于-1.5℃时，其瞬时抗压强度与一般岩石相当；而当温度高于-0.5℃至0℃时，其抗压强度相当于一般土块，甚至基本丧失。因此，为保证寒区重大工程建设的顺利进行和长期稳定，寒区科学工作者针对各种调控路基温度场的工程措施开展了系统的科学实践。其中，路基坡面调控是其中关键内容之一。

目前，为应对太阳辐射对路基坡面的加热作用，满足冻土路基力学稳定性和热学稳定性的基本要求，同时也为破解“阴阳坡效应”(“阴阳坡效应”指路基阳坡吸热量大于阴坡吸热量，由此导致阳坡下部对应的冻土始终处于更加快速的退化或融化过程中，而阴坡则保持相对稳定或缓慢的退化过程。并由此造成阴坡、阳坡对应冻土退化速率、路基强度和路基变形的差异，并导致路基稳定性受到影响的一种效应)对路基稳定性的威胁，主要提出了遮阳板路基、块石(碎石)护坡路基以及空心块护坡等冻土路基调控措施，其中，申请人在中国专利公开号CN1707035中提出了一种用于保护多年冻土路基坡面的混凝土空心块，该空心块护坡措施是在路基坡面顺序地层叠放置一定厚度的预制混凝土空心块，该空心块护坡措施兼具遮阳板路基与块石(碎石)护坡路基的优点，在降温与稳定性方面效果更佳。

但是，空心块护坡措施具有以下缺点：(1)在施工现场需靠人工一块接一块摆放，先成排再成列，最后层层堆叠，操作繁琐、效率低下；(2)由于是人工摆放堆叠，难以保证空心块的绝对整齐和对正，经常会出现中间空心块相互错位，导致空心块中心气流通道狭窄或堵塞，影响通风对流换热效能；(3)施工时不准确考究整个空心块护坡措施在路肩端通风口的位置，凭感觉随意放置，通常使得空心块内部空气的束流量较少、流动过程缓慢，而且通常只存在从坡脚向上到路肩的空气流动过程，由此导致对流换热作用较弱；(4)由于内部空气流速较慢，随着流经换热空气的不断吸热，空气温度存在由路基坡脚至坡顶不断增加的现象，即存在整体调控层温度差异性较大的现象，不利于路基地温场的整体调控。

为解决空心块护坡措施的不足，申请人在中国专利公开号CN109706813中进一步提出了一种用于冻土路基坡面降温的管道式空心调控层。通过该管道式空心调控层的现场试验研究中发现，在青藏高原强烈太阳辐射作用下，虽然上层存在对流换热降温机制，但是顶层在太阳辐射作用下温度始终会保持在较高的状态下，并通过管体的内表面、通过二次辐射对管体内部和下层管体继续进行加热。观测资料显示，在中午太阳辐射作用下，在外部表面温度达到34.7℃的情况下，内部温度仍可以达到25.5℃。因此可以看到，表层的遮阳、特别是阻热性能，对于减少二次辐射的应用和影响至关重要。同时还需要看到，虽然该种措施因为“烟囱效应”，内部存在强烈的对流换热作用，但在环境空气温度约为12℃的条件下，管体的温度始终难以下降。而产生这种现象的原因主要在于，空气流速越靠近物体表面流速越低，表面空气流速基本为0m/s。由于空气导热系数很低，仅为0.023W/m·k，该层静止的空气层基本起到了隔热作用，因此管壳的热量难以向外散出。