ПУСТОТЕЛЫЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ СЛОЙ КАНАЛЬНОГО ТИПА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ОТКОСА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ИЗ МЕРЗЛОГО ГРУНТА Российский патент 2020 года по МПК E01C3/06 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к области механики мерзлых грунтов и, в частности, к пустотелому регулирующему слою канального типа для охлаждения откоса земляного полотна из мерзлого грунта.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

[0002] Мерзлый грунт представляет собой вид землистой породы, имеющий температуру ниже примерно 0°С и содержащий лед. При изменении температуры механическая прочность мерзлого грунта может радикально изменяться. В частности, чем ниже температура, тем выше прочность. При температуре ниже примерно -1,5°С мгновенное значение предела прочности мерзлого грунта на сжатие эквивалентно этому показателю обычной горной породы, а при температуре выше примерно -0,5°С и до примерно 0°С его предел прочности на сжатие эквивалентен этому показателю обычного почвенного блока, причем прочность по существу даже утрачивается. Поэтому для обеспечения бесперебойного производства работ и долгосрочной стабильности крупных инженерно-технических сооружений в холодных регионах китайские ученые проводят в холодных регионах систематические научно-практические исследования различных технических методик регулирования температурных полей основания земляного полотна в условиях страны, руководствуясь научной мыслью в части «охлаждения земляного полотна», для крупных проектов общенационального значения, таких как Цинхай-Тибетская железная дорога и Цинхай-Тибетская автодорога в Китае. Одной из ключевых проблем является регулирование откоса земляного полотна.

[0003] В настоящее время для решения проблемы теплового воздействия солнечного излучения на откос земляного полотна, для удовлетворения основных требований к механической стабильности и тепловой стабильности земляного полотна из мерзлого грунта, а также для устранения угрозы «эффекта теневого и солнечного откосов» стабильности земляного полотна предложены несколько методик регулирования для земляного полотна из мерзлого грунта, такие как земляное полотно с солнцезащитным экраном, земляное полотно с покрытием из каменной брусчатки (щебенкой), земляное полотно с покрытием из пустотелых блоков и т.п. Указанный «эффект теневого и солнечного откосов» означает, что тепло, поглощаемое солнечным откосом земляного полотна, больше тепла, поглощаемого теневым откосом, и при этом соответствующий мерзлый грунт под солнечным откосом всегда претерпевает более быстрый процесс разрушения и таяния, чем теневой откос, который остается относительно стабильным или претерпевает процесс медленного разрушения. Эффект теневого и солнечного откосов будет вызывать разную скорость повреждения мерзлого грунта на теневом и солнечном откосах и приведет к отличию прочности и стабильности земляного полотна на теневом и солнечном откосах. В выданном заявителю патенте Китая №200510065341.8 под названием «CONCRETE HOLLOW BLOCKS FOR PROTECTING FROZEN SOIL SUBGRADE SLOPE» предлагается покрытие из пустотелых блоков, содержащее пустотелые бетонные блоки, уложенные последовательно и в несколько слоев до определенной толщины на откосе земляного полотна. Преимущества этого покрытия заключаются в обеспечении пустотообразования и лучших эффектов в части охлаждения и стабильности.

[0004] Следует, однако, отметить, что покрытие из пустотелых блоков имеет ряд недостатков, а именно: (1) поскольку на участке строительства блоки необходимо укладывать по одному вручную вначале рядами вдоль откоса, затем рядами поперек откоса и, наконец, слоями, работы являются трудоемкими, а их эффективность - низкой; и (2) поскольку блоки располагаются и штабелируются вручную, трудно обеспечить абсолютную точность и выравнивание пустотелых блоков, часто происходит несовпадение средних пустотелых блоков, и при этом центральные туннели для потока воздуха сужаются или даже блокируются, что пагубно отражается на эффективности вентиляции и конвективной теплопередачи; (3) если положения вентиляционных отверстий всего покрытия из пустотелых блоков на его конце со стороны обочины дороги при строительстве соблюдаются неточно и выбираются на глаз, плотность потока воздуха внутри пустотелых блоков будет малой, вызывая замедление процесса протекания воздуха, причем обычно процесс протекания воздуха происходит лишь в направлении от нижней бровки откоса к обочине дороги, вызывая слабый эффект конвективной теплопередачи; и (4) поскольку скорость потока внутреннего воздуха относительно мала, как и непрерывное поглощение тепла воздуха, протекающего для передачи тепла, имеет место явление, заключающееся в том, что температура воздуха непрерывно повышается от нижней до верхней бровки откоса земляного полотна, т.е., явление, заключающееся в том, что весь регулирующий слой имеет большую разницу температур, что не способствует полному регулированию температурных полей участка земляного полотна.

[0005] Эффективность охлаждения согласно известным методикам вряд ли может отвечать требованиям практической инженерии в случае более мощного поглощения тепла и сложного процесса теплопередачи в земляном полотне, особенно в случае, если земляное полотно действующей скоростной автомагистрали имеет большую ширину, и черное дорожное покрытие поглощает больше тепла. Таким образом, желательны методики регулирования для откоса земляного полотна с более высокой эффективностью охлаждения. Следовательно, имеется необходимость разработать пустотелый регулирующий слой канального типа для охлаждения откоса земляного полотна из мерзлого грунта, который позволит устранить вышеупомянутые недостатки.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

[0006] Одной целью настоящего изобретения является создание пустотелого регулирующего слоя канального типа для охлаждения откоса земляного полотна из мерзлого грунта. Указанный пустотелый регулирующий слой канального типа укладывается на откосе земляного полотна с его концами, расположенными возле верхней и нижней бровки откоса земляного полотна. Пустотелый регулирующий слой канального типа имеет первое вентиляционное отверстие возле верхней бровки откоса и второе вентиляционное отверстие возле нижней бровки откоса. Первое вентиляционное отверстие сообщается со вторым вентиляционным отверстием для образования туннеля для двунаправленной передачи воздуха от верхней к нижней бровке откоса и/или от нижней к верхней бровке откоса, чтобы ускорить конвективную теплопередачу воздуха в пустотелом регулирующем слое канального типа для охлаждения откоса земляного полотна. Пустотелый регулирующий слой канального типа содержит несколько пустотелых труб, расположенных параллельно друг другу в одно- или многослойной структуре.

[0007] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, несколько пустотелых труб могут укладываться на откосе земляного полотна в первом направлении, параллельном откосу земляного полотна и перпендикулярном продольному направлению земляного полотна, причем каждая пустотелая труба имеет первое отверстие и второе отверстие, при этом комбинация первых отверстий нескольких пустотелых труб образует первое вентиляционное отверстие, а комбинация вторых отверстий нескольких пустотелых труб образует второе вентиляционное отверстие.

[0008] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, по меньшей мере одно из первого отверстия и второго отверстия по меньшей мере одной из пустотелых труб в нижнем слое может предусматриваться с вентиляционной дверцей.

[0009] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, стенка по меньшей мере одной пустотелой трубы в нижнем слое может предусматриваться с несколькими вентиляционными отверстиями.

[0010] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, он может дополнительно содержать собирающую холод конструкцию, расположенную по меньшей мере в одной пустотелой трубе в нижнем слое и выполненную с возможностью поглощения энергии холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы.

[0011] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального тип, собирающая холод конструкция может содержать основание, расположенное внизу пустотелой трубы в направлении длины пустотелой трубы, и несколько перегородок, расположенных на основании с интервалами в направлении длины пустотелой трубы, так что жидкость, втекающая в пустотелую трубу, блокируется между двумя соседними перегородками, чтобы уменьшать температуру на нижней поверхности пустотелой трубы посредством эндотермического фазового превращения, происходящего при испарении жидкости в процессе конвективной теплопередачи внутри пустотелой трубы, и/или чтобы при снижении температуры воздуха поглощать энергию холода, а при повышении температуры воздуха высвобождать энергию холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы.

[0012] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, собирающая холод конструкция может содержать одно или несколько тел аккумулирования энергии, расположенных в пустотелой трубе в направлении длины пустотелой трубы и выполненных с возможностью поглощения энергии холода при снижении температуры воздуха и высвобождения энергии холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы при повышении температуры воздуха.

[0013] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, тело аккумулирования энергии может содержать корпус и жидкую среду аккумулирования энергии, предусмотренную в корпусе. Жидкая среда аккумулирования энергии предназначена для поглощения энергии холода при снижении температуры воздуха и высвобождения энергии холода при повышении температуры воздуха для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы.

[0014] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, несколько пустотелых труб могут соединяться между собой посредством крепежных деталей и/или устройств позиционирования.

[0015] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, пустотелый регулирующий слой канального типа может дополнительно содержать узел ветрового дефлектора, расположенный над первым вентиляционным отверстием и предназначенный для увеличения потока воздуха внутри нескольких пустотелых труб.

[0016] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, узел ветрового дефлектора может содержать подпорку, расположенную на верху откоса, и ветровой дефлектор, установленный на подпорке и имеющий угол наклона.

[0017] Что касается пустотелого регулирующего слоя канального типа, он дополнительно содержит слой изолирующего материала, уложенный поверх одного слоя или нескольких слоев нескольких пустотелых труб.

[0018] Вышеописанные схемы подходят как для земляного полотна обычной высоты, так и для земляного полотна высокой отсыпки. Однако очевидно, что если вышеописанные схемы реализуются для земляного полотна высокой отсыпки, это означает, что используется большое число пустотелых труб, и стоимость строительства высока. На этой основе, учитывая, что земляное полотно высокой отсыпки имеет следующие особенности, т.е. площадь откоса по обе стороны земляного полотна начала превышать площадь черного дорожного покрытия, и, поскольку высота земляного полотна увеличивается, отношение откоса по обе стороны земляного полотна к наружной поверхности всего земляного полотна становится больше, вследствие эффекта сопротивления теплопередаче отсыпки земляного полотна, чем дальше дорожное покрытие от подошвы земляного полотна, тем труднее будет передавать тепло, поглощенное дорожным покрытием, на нижнюю поверхность земляного полотна, причем большая часть тепла, поглощенного земляным полотном, приходится на нижний откос земляного полотна. Следовательно, регулирование температуры в основных частях поглощения тепла и теплопередачи земляного полотна может позволить добиться более высокого отношения производительность/цена.

[0019] Предлагаемый пустотелый регулирующий слой канального типа для охлаждения откоса земляного полотна из мерзлого грунта имеет по меньшей мере следующие преимущества на техническими решениями известного уровня техники.

[0020] Во-первых, предлагается новый механизм конвективной теплопередачи для откоса земляного полотна в условия обратного направления ветра, который может, в частности, решить проблему низкой эффективности теплопередачи обычных методик регулирования для солнечного откоса земляного полотна зимой и проблему, заключающуюся в том, что стабильности объектов дорожного строительства в условиях мерзлых грунтов в долгосрочном аспекте угрожает «эффект теневого и солнечного откосов». В настоящем изобретении высшая точка первого вентиляционного отверстия (называемого также наветренным отверстием) пустотелого регулирующего слоя канального типа находится на расстоянии от примерно -90 см до примерно 150 см от поверхности дороги, что означает, что по меньшей мере часть наветренного отверстия или даже все оно может эффективно перехватывать и втягивать воздух в обратном поле ветра с относительно высокой скоростью потока, тем самым создавая процесс конвективной теплопередачи пустотелого регулирующего слоя в условиях обратного поля ветра. Настоящее изобретение предусматривает полное использование низкотемпературной окружающей среды в районе мерзлых грунтов Цинхай-Тибетского нагорья зимой, причем окружающая среда находится в условиях обратного направления ветра с относительно высокой скоростью ветра; значительно снижает температуру солнечного откоса земляного полотна; и находит путь для фундаментального решения проблемы «эффекта теневого и солнечного откосов» земляного полотна.

[0021] Во-вторых, настоящее изобретение позволяет реализовать процесс конвективной теплопередачи для откоса земляного полотна в разных условиях, включая как положительное поле ветра, так и обратное поле ветра. В соответствии с настоящим изобретением процесс конвективной теплопередачи воздуха внутри пустотелого регулирующего слоя может происходить от нижней бровки земляного полотна до обочины дороги и может также происходить от обочины дороги до нижней бровки земляного полотна, т.е. образован механизм двунаправленной конвективной теплопередачи. Благодаря этому механизму тепловые граничные условия солнечного и теневого откосов земляного полотна по существу близки или даже идентичны, что полностью изменяет неблагоприятное состояние большой разности температур между солнечным и теневым откосами в известном уровне техники, при этом указанная разность имеет среднегодовое среднее значение от примерно 3°С до примерно 8°С и максимум летом от примерно 10°С до примерно 20°С Кроме того, в практической инженерии механизм регулирования для земляного полотна обычно расположен на стороне солнечного откоса, так что повышение эффективности охлаждения является значительным, особенно на Цинхай-Тибетском нагорье зимой или в других случаях низкой температуры окружающей среды. Таким образом, настоящее изобретение позволяет полностью устранить пагубные влияния на стабильность земляного полотна, обусловленные «эффектом теневого и солнечного откосов», повысить стабильность земляного полотна и значительно изменить дилеммы большой разности температур вдоль откоса и трудности равномерного регулирования температуры в условия медленной конвективной теплопередачи существующих инженерных методик регулирования для откосов.

[0022] В-третьих, эффективность конвективной теплопередачи повышается также благодаря следующим характеристикам настоящего изобретения. Настоящее изобретение характеризуется целостной конструкцией каждой из пустотелых труб, образующих пустотелый регулирующий слой. Эта целостная конструкция пустотелой трубы означает объединение в одно целое и проходимость туннеля для конвекции воздуха, всесторонне улучшенные по сравнению с метами известного уровня техники. Соответственно, поток воздуха в регулирующем слое увеличивается, время прохождения сокращается, и эффективность конвективной теплопередачи значительно повышается.

[0023] Испытания потока воздуха по месту с использованием дыма показывают, что для рабочих условий двухслойного пустотелого регулирующего слоя канального типа, уложенного на откосе земляного полотна с самой нижней точкой наветренного отверстия вровень с поверхностью дороги и с диаметром трубы примерно 25 см (см. фиг. 1), когда источник дыма расположен на расстоянии примерно 30 см и высоте примерно 15 см от отверстия, доля рассеянного дыма, протекающего через пустотелый регулирующий слой, составляет 100% как в положительном поле ветра, так и в обратном поле ветра, и от примерно 90% до 100% при других условиях направления ветра. Однако по сравнению с другими техническими методиками, например, покрытие откоса бетонными пустотелыми блоками с наилучшей стабильностью и эффективностью, в условиях положительного направления ветра рассеянный дым лишь частично протекает через пустотелый регулирующий слой в доле менее 10%, причем его основная часть сосредотачивается в нижней части слоя из пустотелых блоков, причем с увеличением высоты дым непрерывно просачивался из швов между пустотелыми блоками. При обратном направлении ветра или других условиях поля ветра эта доля по существу равняется нулю.

[0024] Опыт по месту доказал, что благодаря созданию и значительному улучшению беспрепятственности пустотелого регулирующего слоя могут полностью использоваться не только положительное и обратное поля ветра, но и условия косого направления ветра с большим отношением и разными углами, например, в процессе конвективной теплопередачи в регулирующем слое откоса. Из-за подобия физических конструктивных признаков использование поля ветра и достигаемые преимущественные эффекты подобных конструктивных признаков несомненно ожидаются такими же или подобными. Поэтому заключение по результатам вышеописанного испытания применимо и к другим вариантам осуществления настоящего изобретения.

[0025] Таким образом, настоящее изобретение позволяет в основном добиться конвективной теплопередачи и регулирования температуры откоса при всех условиях поля ветра. Условия поля ветра, используемые при других методиках регулирования, являются, главным образом, условия положительного поля ветра, а другие условия поля ветра почти не могут использоваться. Лишь благодаря значительному повышению эффективности конвективной теплопередачи и исключительным преимуществам пустотелого регулирующего слоя может быть достигнуто значительное повышение эффективности охлаждения откоса земляного полотна.

[0026] В-четвертых, в случае земляного полотна высокой отсыпки пустотелый регулирующий слой канального типа располагается, главным образом, на нижней части откоса. Преимущества такого расположения заключаются в том, что при этом полностью используются характеристика теплопередачи земляного полотна и вентиляционная характеристика регулирующего слоя канального типа, и, кроме того, в наибольшей степени обеспечивается экономия материалов и достигается высокое отношение производительность/цена. Результаты расчетов на моделях показывают, что вентиляционная характеристика пустотелого регулирующего слоя канального типа такова, что вентиляционная характеристика и характеристика теплопередачи, например, количество вентиляции, поддерживаются стабильными, и вентиляция и теплопередача могут отвечать требованиям к охлаждению высокого земляного полотна благодаря наличию и значительному усилению «эффекта дымовой трубы» в регулирующем слое в направлении от нижней бровки откоса к обочине дороги (без учета проблемы использования обратного поля ветра), если высота достигает примерно 4 м.

[0027] В-пятых, одной из характеристик настоящего изобретения является быстрое осуществление полного охлаждения всего откоса земляного полотна через откос. Следует отметить, что откос земляного полотна является наиболее важным туннелем теплопередачи железной дороги, то есть, настоящее изобретение позволяет реализовать охлаждение с наибольшей эффективностью в наиболее важном месте теплопередачи земляного полотна железной дороги и добиться двойного результата вдвое меньшими усилиями. Результаты вычислений на аналоговых моделирующих устройствах показывают, что основание из мерзлого грунта земляного полотна железной дороги из мерзлого грунта всегда поддерживается при отрицательной температуре на уровне примерно -3,0°C, что может полностью обеспечивать стабильность земляного полотна из мерзлого грунта при реализации методик, предусмотренных в настоящей заявке, с учетом того, что в следующие 50 лет температура окружающей среды Цинхай-Тибетского нагорья повысится примерно на 2,6°С.

Краткое описание фигур

[0028] Далее приводятся подробные ссылки на варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых иллюстрируются на прилагаемых фигурах, где:

[0029] На фиг. 1 представлен схематический вид, на котором показана структура первого варианта осуществления пустотелого регулирующего слоя канального типа в соответствии с настоящим изобретением.

[0030] На фиг. 2 представлен вид сбоку фиг. 1.

[0031] На фиг. 3 представлен вид сбоку второго варианта осуществления пустотелого регулирующего слоя канального типа в соответствии с настоящим изобретением.

[0032] На фиг. 4 представлен разрез собирающей холод конструкции.

[0033] На фиг. 5 представлен вид сбоку собирающей холод конструкции.

[0034] На фиг. 6 представлен разрез узла собирающей холод конструкции и пустотелой трубы, показанной для примера как пустотелая труба с шестигранным поперечным сечением.

[0035] На фиг. 7 представлен вид сбоку узла собирающей холод конструкции и пустотелой трубы.

[0036] На фиг. 8 представлен вид сбоку третьего варианта осуществления пустотелого регулирующего слоя канального типа в соответствии с настоящим изобретением.

[0037] На фиг. 9 представлен вид сбоку четвертого варианта осуществления пустотелого регулирующего слоя канального типа в соответствии с настоящим изобретением.

[0038] На фиг. 10 представлен вид сбоку пятого варианта осуществления пустотелого регулирующего слоя канального типа в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное раскрытие предпочтительного варианта осуществления

[0039] Далее приводится подробное раскрытие настоящего изобретения на примере иллюстративных вариантов осуществления. Однако следует понимать, что любой элемент, структура или признак в одном варианте осуществления могут успешно использоваться в других вариантах осуществления без дополнительного раскрытия.

[0040] По результатам исследований заявитель установил, что, хотя направления ветра в районах мерзлых грунтов Цинхай-Тибетского нагорья, где проходит Цинхай-Тибетская автодорога в Китае, в разные времена года, особенно зимой, меняются, в основном поток воздуха протекает в направлении от теневого откоса Р3 в сторону солнечного откоса Р1. То есть, имеется поле ветра через дорогу с одной ее стороны на другую, т.е., обратное поле ветра. В процессе протекания потока воздуха в поле ветра вследствие блокирующего и выдавливающего действия земляного полотна для протекающего потока воздуха во всем поле ветра скорость ветра у поверхности Р2 дороги резко повышается, когда поток воздуха пересекает дорогу. При пересечении дороги и прохождении по верхней точке обочины дороги протекающий поток воздуха с повышенной скоростью пребывает под действием инерции, при этом его скорость по-прежнему остается большой, поскольку зона отрицательного давления воздуха, создаваемая спускающимся откосом, создает явление нисходящего потока воздуха и отклоняющегося потока воздуха. Максимальная глубина действия в условиях высокой скорости ветра может достигать примерно -100 см ниже поверхности дороги. Следовательно, когда воздух протекает через верхнюю точку обочины дороги, зона, в которой скорость ветра является относительно высокой, может достигать пределов от примерно -100 см до примерно 150 см по (вертикальной) высоте от поверхности дороги, при этом указанная зона называется также зоной высокой скорости потока.

[0041] С учетом опыта отсыпки земляного полотна на участках мерзлых грунтов Цинхай-Тибетской автодороги и Цинхай-Тибетской железной дороги земляные полотна можно разбить на разные типы в зависимости от его высоты. Земляное полотно с высотой менее или равной, например, 4 м называется земляным полотном нормальной высоты, а земляное полотно с высотой более, например, 4 м, называется земляным полотном высокой отсыпки (а также высоким земляным полотном). Из опыта строительства земляное полотно Цинхай-Тибетской автодороги на участках мерзлых грунтов имеет, в основном, высоту от примерно 2,5 м до примерно 3 м, а земляное полотно Цинхай-Тибетской железной дороги имеет, в основном, высоту от примерно 4 м до примерно 5 м.

[0042] Фактором, вызывающим протекание воздуха, является разность давлений воздуха, при этом давление воздуха состоит из статического давления и динамического давления. Статическое давление - это давление, когда воздух неподвижен, или фоновое давление. Для воздуха в открытом пространстве на определенной отметке высоты (такой как в пределах высоты около 50 м) барометрическое статическое давление по существу одинаково. Динамическое давление - это давление, создаваемое кинетической энергией при движении воздуха. Когда на пути потока воздуха создается препятствие, такое как отверстие с наветренной стороны земляного полотна в слое вентиляции и теплопередачи, созданном при вышеупомянутых условиях в соответствии с настоящим изобретением, на поверхности препятствия создается давление. То есть, между передним и задним концами препятствия создается разность давлений, представляющая собой разность динамических давлений воздуха. Для пределов высоты для обычного земляного полотна или высокого земляного полотна в соответствии с настоящим изобретением при условии, что верхний конец слоя вентиляции и теплопередачи предусмотрен вблизи обочины дороги или над ней, разность динамических давлений между верхним и нижним концами слоя вентиляции и теплопередачи всегда существует и является по существу одинаковой без изменения с высотой земляного полотна. Между тем, динамическая разность является достаточной, чтобы вызывать быстрое протекание воздуха и теплопередачу в предлагаемом регулирующем слое. Следовательно, вышеупомянутые признаки поля ветра приемлемы для земляных полотен обеих высот.

[0043] В природных условиях температура воздуха всегда ниже температуры поверхности земли. Теоретически, механизм охлаждения мер регулирования откоса заключается не только в экранировании нагревающего действия солнечного излучения, но и в функции охлаждения откоса посредством процесса протекания воздуха под экраном. Однако в известном уровне техники специалисты в данной области техники не увязывают надлежащим образом вышеупомянутые признаки поля ветра с разработкой и применением методик регулирования параметров откоса, и поэтому общая эффективность охлаждения существующих методик регулирования параметров откоса низка. Конкретный предлагаемый пустотелый регулирующий слой канального типа конструктивно исполняется и располагается так, чтобы полностью использовать условия поля ветра по месту, и, таким образом, существенно повышает эффективность охлаждения.

[0044] Предлагается пустотелый регулирующий слой канального типа для охлаждения откоса земляного полотна из мерзлого грунта, приемлемый как для земляного полотна обычной высоты, так и для земляного полотна высокой отсыпки. На фиг. 1 представлен схематический вид, на котором показана структура первого варианта осуществления предлагаемого пустотелого регулирующего слоя канального типа. На фиг. 2 представлен вид сбоку варианта осуществления, показанного на фиг. 1. Как показано на фиг. 1-2, пустотелый регулирующий слой укладывается на откос Р1 земляного полотна в первом направлении X, которое может быть параллельным откосу земляного полотна и перпендикулярным продольному направлению земляного полотна. Откос Р1 земляного полотна на обоих своих концах соединяется с верхом Р2 и низом Р4 откоса. Пустотелый регулирующий слой канального типа имеет первое вентиляционное отверстие K1 рядом с верхом Р2 откоса и второе вентиляционное отверстие К2 рядом с низом Р4 откоса. Первое вентиляционное отверстие K1 сообщается со вторым вентиляционным отверстием К2 для образования туннеля для двунаправленной передачи воздуха сверху вниз откоса и/или снизу вверх откоса для ускорения конвекции воздуха в пустотелом регулирующем слое канального типа, чтобы ускорить конвективную теплопередачу воздуха в пустотелом регулирующем слое канального типа для охлаждения откоса земляного полотна. Пустотелый регулирующий слой канального типа содержит несколько пустотелых труб 11, расположенных параллельно друг другу в одно- или многослойной структуре.

[0045] Комбинация первых отверстий 111 пустотелых труб 11 образует первое вентиляционное отверстие К1, а комбинация вторых отверстий 112 пустотелых труб 11 образует второе вентиляционное отверстие К2.

[0046] Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения наивысшая точка первого вентиляционного отверстия K1 находится на расстоянии от около -90 см до около 150 см от поверхности дороги, что, однако, не является ограничением объема настоящего изобретения. Расположение, при котором наивысшая точка первого вентиляционного отверстия K1 пустотелого регулирующего слоя находится в положении от приблизительно -90 см до приблизительно 150 см от верха Р2 откоса, означает, что первое вентиляционное отверстие K1 частично или полностью находится в зоне высокой скорости потока с относительно более высокой скоростью воздуха у поверхности дороги, и при этом часть первого вентиляционного отверстия K1 в зоне высокой скорости потока может эффективно перехватывать и втягивать воздух в обратимом поле ветра с относительно высокой скоростью потока.

[0047] Учитывая измененный процесс направления ветра и характеристики, заключающиеся в том, что скорость ветра у поверхности дороги повышается, в случае, если наивысшая точка первого вентиляционного отверстия K1 выше верха Р2 откоса примерно на 0-150 см, скорость потока и плотность воздуха в пространстве конвективной теплопередачи внутри пустотелого регулирующего слоя (что относится, главным образом, к внутренним пространствам пустотелых труб 11 в зоне высокой скорости потока) можно значительно повысить, и при этом воздух, протекающий от нижней бровки откоса до обочины дороги и от обочины дороги к нижней бровке откоса земляного полотна, может эффективно и в значительной мере обеспечивать охлаждающее действие посредством вентиляции.

[0048] В случае если наивысшая точка первого вентиляционного отверстия K1 ниже верха Р2 откоса или на одном уровне с ним, т.е. в положении примерно от -90 см до 0 см от верха Р2, когда ветер дует в обратном направлении (от верхней к нижней бровке откоса), зона отрицательного давления воздуха, созданная спускающимся откосом, создает явление нисходящего потока воздуха и отклоняющегося потока воздуха, так что и эта часть воздуха может также протекать через пространство конвективной теплопередачи для охлаждения. То есть, такое расположение с первым вентиляционным отверстием K1 ниже поверхности дороги примерно на -90-0 см также может обеспечивать достижение лучшего охлаждающего действия, одновременно экономя строительные материалы и снижая стоимость строительства.

[0049] Кроме того, самая нижняя точка первого вентиляционного отверстия K1 может располагаться на расстоянии, равном или более примерно -100 см от поверхности дороги, при этом первое вентиляционное отверстие K1 пустотелого регулирующего слоя канального типа находится полностью в зоне высокой скорости потока. Естественно, для достижения наиболее значительного охлаждающего действия самая нижняя точка первого вентиляционного отверстия K1 пустотелого регулирующего слоя канального типа альтернативно может располагаться на уровне, по существу совпадающим с поверхностью дороги, например, в пределах или выше примерно ±10 см от поверхности дороги.

[0050] Предлагаемый пустотелый регулирующий слой канального типа может эффективно использовать условие обратного поля ветра с направлением ветра, перпендикулярным направлению дороги, а также может эффективно использовать условие обратного поля ветра с направлением ветра по диагонали к направлению дороги, тем самым обеспечивая эффективное использование всех условий поля ветра.

[0051] В известном уровне техники данной специалисты в области техники не увязывают надлежащим образом вышеупомянутые признаки поля ветра с разработкой и применением методик регулирования откоса, и поэтому общая эффективность охлаждения существующих методик регулирования откоса является низкой. Например, мера в виде солнцезащитного экрана имеет малый зазор из-за ограничения, вносимого экстремальными погодными условиями нагорья, и поэтому первое вентиляционное отверстие K1 не может быть полностью открытым; альтернативно, солнцезащитный экран легко рвется при сильном ветре. Что касается методики в виде покрытия каменной брусчаткой (щебенкой), слой камня регулирующей брусчатки представляет собой рыхлую, проходимую структуру. Методике в виде покрытия пустотелым камнем присущ недостаток, заключающийся в свободном разделении на множество сегментов с плохими объединением в одно целое и проходимостью. Эти методики не имеют целостной конструкции стенки трубы и проходимой структуры верхнего и нижнего концов, как предлагается в настоящем изобретении, и с ними трудно эффективно перехватывать и использовать обратное поле ветра.

[0052] Каждая из пустотелых труб 11 имеет целостную конструкцию с внутренним пространством для конвективной теплопередачи, находящимся в сообщении от верха до низа и полностью проходимым, причем стенка трубы является сплошной для обеспечения свободного протекания воздуха. В частности, поскольку в настоящем изобретении эффективно используются характеристики, заключающиеся в том, что скорость ветра возле дорожного покрытия в обратном поле ветра повышается, скорость воздуха в пустотелых трубах 11 в обратном поле ветра выше, чем в естественных условиях, тем самым дополнительно усиливая действие механизма двунаправленной теплопередачи. Кроме того, целостная конструкция пустотелых труб 11, находящаяся в сообщении от верха до низа, позволяет с одной стороны выполнять строительные работы удобно и быстро, а с другой стороны обеспечивает беспрепятственность внутри для пространства конвективной теплопередачи и усиливает действие конвективной теплопередачи.

[0053] Оба конца пустотелой трубы 11 могут представлять собой открытые отверстия без каких-либо управляющих частей, что является простым и удобным решением. Пустотелая труба 11 может выполняться имеющей толщину стенки от примерно 5 мм до примерно 30 мм и отверстие (диаметр круга) от примерно 5 см до примерно 40 см. Кроме того, пустотелая труба 11 может быть пустотелой трубой с тонкими стенками и большим отверстием. Образование туннеля конвективной теплопередачи с большим отверстием дополнительно обеспечивает беспрепятственность процесса протекания воздуха в пустотелом регулирующем слое канального типа и позволяет значительно увеличить скорость воздуха. Поскольку пустотелый регулирующий слой канального типа расположен выше откоса земляного полотна без эффекта нагрузки, толщина стенки трубы должна отвечать требованиям только к механической стабильности и выдерживать нагрузку от строительных механизмов, которые воздействуют на слой после его укладки. Поэтому может использоваться тонкостенная конструкция, что снижает расходы на материалы, а также способствует повышению отношения площади сечения прохода для вентиляции к площади сечения стенок каждой пустотелой трубы 11. Кроме того, пустотелая труба 11 может изготавливаться из бетона, металла, пластика и т.п. и иметь поперечное сечение в виде круга, квадрата, треугольника, ромба и т.п.

[0054] Кроме того, пустотелая труба 11 может быть бетонной пустотелой трубой, изготовленной из слоя оболочки из цементной ткани трубчатой формы посредством процессов объемного формования, увлажнения водой и выдерживания. Слой оболочки из цементной ткани изготавливается из цементной ткани (или цементного одеяла, или цементного войлока), которая представляет собой структуру трехмерной ткани, полностью объединенную с цементной смесью, и до смачивания обладает характеристиками мягкости и сгибаемоости, как обычная ткань, и может быстро отвердевать и формоваться после увлажнения водой и насыщения. Слой оболочки из цементной ткани, изготовленный из цементной ткани, до увлажнения водой может соответствовать одиночной пустотелой трубе или, альтернативно, нескольким пустотелым трубам, соединенным параллельно. Применение цементной ткани обеспечивает транспортировку, погрузку и разгрузку с малыми расходами на транспортировку, а также простой, быстрый и эффективный процесс строительства. Для получения более подробной информации см. более раннюю заявку на получения патента Китая №201810443498.7 под названием «COOLING STRUCTURE OF FROZEN SOIL SUBGRADE AND HOLLOW LAYER STACKED STRUCTURE FOR COOLING», поданную этим же заявителем.

[0055] Следует отметить, что, если пустотелый регулирующий слой представляет собой многослойную структуру с участком (по меньшей мере 10 см) первого вентиляционного отверстия K1, который находится в зоне высокой скорости потока, пустотелые трубы 11 нижнего слоя могут неэффективно захватывать и втягивать воздух в обратное поле ветра. Однако охлаждающее действие пустотелых труб 11 верхнего слоя, создаваемое конвективной теплопередачей, может передаваться вниз, и воздух в пустотелых трубах 11 нижнего слоя не является полностью неподвижным, поскольку в практическом применении число слоев в пустотелом регулирующем слое мало, а отверстие пустотелых труб 11 не очень большое. Поэтому даже в этом случае предлагаемый пустотелый регулирующий слой все равно может обеспечивать хорошее охлаждающее действие для склона.

[0056] По сравнению с однослойной структурой многослойная структура может лучше блокировать вторичное излучение (т.е. процесс, в котором верхний слой пустотелого регулирующего слоя нагревает излучением внутреннюю или нижнюю поверхности после того, как верхний слой нагрет солнечным излучением). Температура в слое, который ближе к склону, является более низкой. Очевидно, что в аналогичной ситуации, если первое вентиляционное отверстие K1 всего пустотелого регулирующего слоя находится полностью в зоне высокой скорости потока, многослойная структура обладает лучшим эффектом охлаждения откоса земляного полотна, чем однослойная структура.

[0057] Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения второе вентиляционное отверстие K2 пустотелого регулирующего слоя канального типа расположено возле нижней бровки откоса и может находиться прямо у нижней бровки откоса или, альтернативно, в месте, отстоящем примерно на 0-3 м в сторону низа Р4 откоса, в зависимости от обстоятельств. В случае последнего решения может обеспечиваться лучшее охлаждение в большем диапазоне.

[0058] Кроме того, пустотелый регулирующий слой дополнительно содержит узел 2 ветрового дефлектора, расположенный выше первого вентиляционного отверстия K1 и предназначенный для усиления потока воздуха внутри нескольких пустотелых труб 11. Один конец откоса Р1 земляного полотна соединен с верхом Р2 откоса. Согласно этому варианту осуществления узел 2 ветрового дефлектора дополнительно содержит подпорку 21, предусмотренную на верху Р2 откоса, и ветровой дефлектор 22, установленный на подпорке 21. Ветровой дефлектор 22 имеет угол 0 наклона, который представляет собой угол между ветровым дефлектором 22 и вертикальной линией и находится в пределах от примерно 0° до примерно 30°. Ветровой дефлектор 22 предназначен для увязки с процессом протекания воздуха внутри пустотелых труб 11 или под солнцезащитным экраном. Функции ветрового дефлектора 22 в части противоветровой защиты и отклонения ветра дополнительно повышают плотность потока воздуха, протекающего в пространстве конвективной теплопередачи пустотелого регулирующего слоя, и ускоряют и усиливают процесс протекания воздуха. В дополнение к функции отклонения ветра ветровой дефлектор 22 выполняет также функцию защиты дорожного движения. Предлагаемый ветровой дефлектор 22 может реализовываться как дорожное ограждение современной автомагистрали лишь с небольшими изменениями. Кроме того, поскольку предлагаемое устройство защиты откоса находится выше поверхности дороги и сзади ветрового дефлектора 22, функция ветрового дефлектора 22 в части защиты и безопасности дополнительно усиливается.

[0059] Следует отметить, что хотя этот вариант осуществления предусмотрен с узлом 2 ветрового дефлектора, настоящее изобретение этим решением не ограничивается. Согласно другому варианту осуществления узел 2 ветрового дефлектора может быть упущен.

[0060] На фиг. 3 представлен вид сбоку второго варианта осуществления пустотелого регулирующего слоя канального типа в соответствии с настоящим изобретением, на фиг. 4 представлен разрез собирающей холод конструкции, и на фиг. 5 представлен вид сбоку собирающей холод конструкции. Пустотелый регулирующий слой канального типа, показанный на фиг. 3-5, имеет структуру, подобную структуре пустотелого регулирующего слоя канального типа, показанного на фиг. 2. Повторное описание одинаковой структуры и одинаковых компонентов не приводится. Ниже описываются лишь отличающиеся детали.

[0061] Согласно этому варианту осуществления первое отверстие 111 и второе отверстие 112 по меньшей мере одной из пустотелых труб 11 нижнего слоя пустотелого регулирующего слоя канального типа предусмотрены с вентиляционными дверцами 3. Вентиляционная дверца 3 выполнена с возможностью регулировки степени открытия отверстия автоматически или вручную, чтобы точно регулировать охлаждающее действие пустотелого регулирующего слоя канального типа. Оба конца пустотелых труб 11 открываются только в том случае, если пустотелые трубы 11 вентилируются и выполняют функции конвективной теплопередачи. Вентиляционные дверцы 3 могут иметь механический или интеллектуальный привод. Для получения более подробной информации см. заявку на выдачу патента Китая №201620205154.9 под названием «SPRING BALANCED TYPE REGULATORY SUBGRADE CONVECTION HEAT TRANSFER STRUCTURE» и заявку на патент Китая №201620594519.1 под названием «INTELLIGENT AND EFFICIENT REGULATORY SUBGRADE CONVECTION HEAT TRANSFER», поданные этим же заявителем.

[0062] Следует отметить, что согласно этому варианту осуществления с вентиляционными дверцами 3 предусмотрены как первое отверстие 111, так и второе отверстие 112, что не является ограничением объема настоящего изобретения. Согласно другим вариантам осуществления вентиляционная дверца 3 может предусматриваться только в одном из первого отверстия 111 и второго отверстия 112.

[0063] Кроме того, стенка по меньшей мере одной из пустотелых труб 11 в нижнем слое предусмотрена с несколькими вентиляционными отверстиями 113. Вентиляционная дверца 3 выполнена с возможностью автоматического регулирования соответствующего отверстия трубы с закрытием в дневное время и открытием ночью. Когда вентиляционная дверца 3 открыта ночью, внутри пустотелой трубы 11 в нижнем слое происходит мощный процесс конвективной теплопередачи, при этом участвовать в процессе конвективной теплопередачи через вентиляционные отверстия 113 может также воздух снаружи трубы и/или у поверхности земли.

[0064] Кроме того, пустотелый регулирующий слой канального типа дополнительно содержит собирающую холод конструкцию, расположенную по меньшей мере в одной из пустотелых труб 11 в нижнем слое. Собирающая холод конструкция поглощает энергию холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы 11. Следует отметить, что если пустотелый регулирующий слой канального типа представляет собой многослойную структуру, пустотелые трубы 11 в верхнем слое также могут выполнять функцию экранирования пустотелых труб 11 в нижнем слое. Хотя пустотелые регулирующие слои канального типа, показанные на фиг. 2 и 3, имеют два слоя, настоящее изобретение этим решением не ограничивается. Следует отметить, что по меньшей мере один слой пустотелых труб 11 может плотно располагаться и укладываться на пустотелые трубы 11 в нижнем слое, чтобы образовать двухслойную или многослойную структуру, в которой нижний слой собирает холод, а верхний слой вентилирует.

[0065] Собирающая холод конструкция содержит основание 41, расположенное внизу пустотелой трубы 11 в направлении длины пустотелой трубы 11; и несколько перегородок 42, расположенных на основании 41 с интервалами в направлении длины пустотелых труб 11. Если в пустотелую трубу 11 протекает жидкость, она блокируется между двумя соседними перегородками 42, чтобы уменьшить температуру на нижней поверхности пустотелой трубы 11 посредством эндотермического фазового превращения, происходящего при испарении жидкости в процессе конвективной теплопередачи внутри трубы. Дополнительно или альтернативно, при снижении температуры воздуха жидкость может поглощать энергию холода, а при повышении температуры воздуха высвобождать энергию холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы 11.

[0066] Следует отметить, что в этом варианте осуществления жидкость может представлять собой дождевую воду, поглощающую энергию холода для превращения в твердое состояние при температуре воздуха ниже 0°С и высвобождающую энергию холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы 11 при температуре воздуха выше 0°С Однако настоящее изобретение этим решением не ограничивается. Согласно другому варианту осуществления жидкость может непосредственно вводиться в пустотелую трубу 11.

[0067] Кроме того, собирающая холод конструкция содержит несколько тел 43 аккумулирования энергии, расположенных в пустотелой трубе 11 в направлении длины пустотелой трубы 11. При снижении температуры воздуха ночью тела 43 аккумулирования энергии поглощают энергию холода, а когда в дневное время температура воздуха повышается, тела 43 аккумулирования энергии высвобождают энергию холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы. Каждое из тел 43 аккумулирования энергии содержит корпус 431 и жидкую среду 432 аккумулирования энергии, предусмотренную в корпусе 431. При снижении температуры воздуха ночью жидкая среда 432 аккумулирования энергии поглощает энергию холода. Когда в дневное время температура воздуха повышается, жидкая среда 432 аккумулирования энергии высвобождает энергию холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелых труб 11.

[0068] Следует отметить, что корпус тела аккумулирования энергии может представлять собой обычный закрытый контейнер, изготовленный из пластика, резины, металла и т.п. Жидкая среда аккумулирования энергии тела аккумулирования энергии может представлять собой воду или соленую воду и т.п. Температуру в пустотелой трубе можно также регулировать путем заполнения корпуса разными видами жидких сред аккумулирования энергии. Перегородки могут захватывать дождевую воду, проходящую по пустотелой трубе 11.

[0069] При строительстве, после завершения укладки всех пустотелых труб 11 во всех слоях, внутри пустотелой трубы 11 в нижнем слое помещается собирающая холод конструкция. Основание 41 прикрепляется к внутренней стенке пустотелой трубы 11 и рядом с ней, чтобы дождевая вода и/или собранная вода земляного полотна протекала через основание 41.

[0070] При реализации пустотелая труба 11 может выполняться имеющей толщину стенки от примерно 5 мм до примерно 30 мм и отверстие от примерно 5 см до примерно 40 см. Кроме того, пустотелая труба 11 может быть пустотелой трубой с тонкими стенками и большим отверстием. Образование туннеля конвективной теплопередачи с большим отверстием дополнительно обеспечивает беспрепятственность процесса протекания воздуха в регулирующем слое и позволяет значительно увеличить скорость воздуха. Поскольку пустотелый регулирующий слой канального типа расположен выше откоса земляного полотна без эффекта нагрузки, толщина стенки трубы должна отвечать требованиям только к механической стабильности и выдерживать нагрузку от строительных механизмов, которые воздействуют на слой после его укладки. Поэтому может использоваться тонкостенная конструкция, что снижает расходы на материалы, а также способствует повышению отношения площади сечения прохода для вентиляции к площади сечения стенок каждой пустотелой трубы. Кроме того, пустотелые трубы 11 могут изготавливаться из бетона, металла, пластика и т.п. и иметь поперечное сечение в виде круга, квадрата, треугольника, ромба и т.п., при этом вентиляционные отверстия 113 на стенке пустотелой трубы 11 могут выполняться плотно расположенными в ряд либо во время, либо после изготовления трубы.

[0071] Нетрудно понять, что для того, чтобы обеспечить стабильность всего пустотелого регулирующего слоя канального типа и плотность среди пустотелых труб, в процессе фиксации пустотелых труб 11 параллельно друг другу для образования пустотелого регулирующего слоя в крайних положениях пустотелого регулирующего слоя канального типа и в положении среди соответствующих пустотелых труб 11 в зависимости от ситуации могут предусматриваться крепежные детали (не показанные) и/или устройства позиционирования (не показанные). Естественно, если пустотелые трубы 11 достаточно тяжелые, как, например, бетонные трубы, соответствующие пустотелые трубы 11 могут просто укладываться слоями.

[0072] На фиг. 6 представлен разрез узла собирающей холод конструкции и пустотелой трубы, показанной для примера как пустотелая труба с шестигранным поперечным сечением, и на фиг. 7 представлен вид сбоку узла собирающей холод конструкции и пустотелой трубы.

[0073] Рассмотрим фиг. 8-9, в многослойной структуре комбинация, образованная соответствующим первым отверстием 111, должна обеспечивать впускание ветра. Например, торцы первых отверстий 111 соответствующих пустотелых труб 11 могут быть расположены без относительного выравнивания. Как показано на фиг. 1 и 3, верхние концы пустотелых труб в верхнем слое проходят дальше верхних концов пустотелых труб в нижнем слое. Альтернативно, торцы первых отверстий 111 соответствующих пустотелых труб 11 могут быть расположены вровень друг с другом, например, вровень в плоскости, перпендикулярной поверхности дороги, как показано на фиг. 8, или вровень в плоскости, наклонной к поверхности дороги, как показано на фиг. 9. При практическом применении конкретный путь может выбираться в зависимости от фактической ситуации.

[0074] В соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения, показанным на фиг. 10, пустотелый регулирующий слой канального типа может дополнительно содержать слой 12 изолирующего материала, уложенный поверх нескольких пустотелых труб 11. В примере, показанном на фиг. 10, слой 12 изолирующего материала уложен поверх одного слоя пустотелых труб 11. Следует понимать, что в другом примере настоящего изобретения слой 12 изолирующего материала может укладываться поверх двух и более слоев пустотелых труб 11.

[0075] При практическом применении вследствие «эффекта теневого и солнечного откосов» тепло, поглощаемое солнечным откосом Р1 земляного полотна, больше тепла, поглощаемого теневым откосом Р3. Поэтому ключевым моментом методики регулирования параметров откоса является охлаждение солнечного откоса Р1. То есть при практическом применении механизм охлаждения откоса предусматривается, главным образом, на солнечном откосе земляного полотна. Естественно, механизмы охлаждения откоса могут предусматриваться и на обеих - солнечной и теневой - сторонах земляного полотна. В этом случае, если дорога является достаточно широкой, охлаждающие действия механизмов охлаждения откосов с обеих сторон не влияют друг на друга.

[0076] Кроме того, что касается земляного полотна высокой отсыпки, дополнительно предлагаются две дополнительные структуры и расположения. Структура пустотелого регулирующего слоя канального типа представлена в предыдущем описании. Есть два вида расположения наивысшей точки первого вентиляционного отверстия K1 на откосе. Одно расположение предусмотрено для земляного полотна из мерзлого грунта высотой более 4 м, у которого наивысшая точка первых вентиляционных отверстий K1 пустотелого регулирующего слоя может предусматриваться на отметке примерно 4 м высоты земляного полотна. Другое расположение предусмотрено для земляного полотна из мерзлого грунта высотой более 5 м, у которого наивысшая точка первых вентиляционных отверстий K1 пустотелого регулирующего слоя может предусматриваться в положении от примерно 80% до примерно 90% высоты земляного полотна.

[0077] В заключение, предлагаемый пустотелый регулирующий слой канального типа для охлаждения откоса земляного полотна из мерзлого грунта представляет собой эффективный путь повышения эффективности охлаждения, устранения большой угрозы стабильности земляного полотна из-за «эффекта теневого и солнечного откосов», решения проблемы строительства автомагистрали в районах мерзлых грунтов, а также снижения температуры земляного полотна путем эффективного сбора энергии холода ночью при изменении температуры в течение суток.

[0078] Приведенные выше раскрытия представляют собой лишь предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники могут внести различные соответствующие изменения и модификации в соответствии с настоящим изобретением в пределах сущности и объема настоящего изобретения, но эти изменения и модификации будут в пределах объема правовой защиты настоящего изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к строительству, а именно к механике мерзлых грунтов для охлаждения откоса земляного полотна из мерзлого грунта. Пустотелый регулирующий слой канального типа для охлаждения откоса земляного полотна из мерзлого грунта, в котором пустотелый регулирующий слой канального типа уложен на откосе земляного полотна с обоими его концами, расположенными возле верхней и нижней бровки откоса земляного полотна. Пустотелый регулирующий слой канального типа имеет первое вентиляционное отверстие возле верхней бровки откоса и второе вентиляционное отверстие возле нижней бровки откоса. Первое вентиляционное отверстие сообщается со вторым вентиляционным отверстием для образования туннеля для двунаправленной передачи воздуха от верхней к нижней бровке откоса и/или от нижней к верхней бровке откоса, чтобы ускорить конвективную теплопередачу воздуха в пустотелом регулирующем слое канального типа для охлаждения откоса земляного полотна. Пустотелый регулирующий слой канального типа содержит несколько пустотелых труб, расположенных параллельно друг другу в одно- или многослойной структуре. Технический результат состоит в повышении эффективности конвективной теплопередачи для откоса земляного полотна в разных условиях, включая как положительное поле ветра, так и обратное поле ветра. 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Пустотелый регулирующий слой канального типа для охлаждения откоса земляного полотна из мерзлого грунта, отличающийся тем, что пустотелый регулирующий слой канального типа уложен на откосе земляного полотна с обоими его концами, расположенными возле верхней и нижней бровки откоса земляного полотна, причем пустотелый регулирующий слой канального типа имеет первое вентиляционное отверстие возле верхней бровки откоса и второе вентиляционное отверстие возле нижней бровки откоса,

причем первое вентиляционное отверстие сообщается со вторым вентиляционным отверстием для образования туннеля для двунаправленной передачи воздуха от верхней к нижней бровке откоса и/или от нижней к верхней бровке откоса, чтобы ускорить конвективную теплопередачу воздуха в пустотелом регулирующем слое канального типа для охлаждения откоса земляного полотна, и

причем пустотелый регулирующий слой канального типа содержит несколько пустотелых труб, расположенных параллельно друг другу в одно- или многослойной структуре.

2. Пустотелый регулирующий слой канального типа по п. 1, отличающийся тем, что несколько пустотелых труб уложены на откосе земляного полотна в первом направлении, параллельном откосу земляного полотна и перпендикулярном продольному направлению земляного полотна, причем каждая пустотелая труба имеет первое отверстие и второе отверстие, при этом комбинация первых отверстий нескольких пустотелых труб образует первое вентиляционное отверстие, а комбинация вторых отверстий нескольких пустотелых труб образует второе вентиляционное отверстие.

3. Пустотелый регулирующий слой канального типа по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одно из первого отверстия и второго отверстия по меньшей мере одной из пустотелых труб в нижнем слое предусматривается с вентиляционной дверцей.

4. Пустотелый регулирующий слой канального типа по п. 1, отличающийся тем, что стенка по меньшей мере одной пустотелой трубы в нижнем слое предусматривается с несколькими вентиляционными отверстиями.

5. Пустотелый регулирующий слой канального типа по п. 1, отличающийся тем, что указанный пустотелый регулирующий слой канального типа дополнительно содержит собирающую холод конструкцию, расположенную по меньшей мере в одной пустотелой трубе в нижнем слое и выполненную с возможностью поглощения энергии холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы.

6. Пустотелый регулирующий слой канального типа по п. 5, отличающийся тем, что собирающая холод конструкция содержит:

основание, расположенное внизу пустотелой трубы в направлении длины пустотелой трубы; и

несколько перегородок, расположенных на основании с интервалами в направлении длины пустотелой трубы, так что жидкость, втекающая в пустотелую трубу, блокируется между двумя соседними перегородками, чтобы уменьшать температуру на нижней поверхности пустотелой трубы посредством эндотермического фазового превращения, происходящего при испарении жидкости в процессе конвективной теплопередачи внутри пустотелой трубы, и/или чтобы при снижении температуры воздуха поглощать энергию холода, а при повышении температуры воздуха высвобождать энергию холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы.

7. Пустотелый регулирующий слой канального типа по п. 5 или 6, отличающийся тем, что собирающая холод конструкция содержит одно или несколько тел аккумулирования энергии, расположенных в пустотелой трубе в направлении длины пустотелой трубы и выполненных с возможностью поглощения энергии холода при снижении температуры воздуха и высвобождения энергии холода для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы при повышении температуры воздуха.

8. Пустотелый регулирующий слой канального типа по п. 7, отличающийся тем, что тело аккумулирования энергии содержит:

корпус; и

жидкую среду аккумулирования энергии, предусмотренную в корпусе и предназначенную для поглощения энергии холода при снижении температуры воздуха и высвобождения энергии холода при повышении температуры воздуха для противодействия повышению температуры внутри пустотелой трубы.

9. Пустотелый регулирующий слой канального типа по п. 1, отличающийся тем, что несколько пустотелых труб соединены между собой посредством крепежных деталей и/или устройств позиционирования.

10. Пустотелый регулирующий слой канального типа по п. 1, отличающийся тем, что указанный пустотелый регулирующий слой канального типа дополнительно содержит узел ветрового дефлектора, расположенный над первым вентиляционным отверстием и предназначенный для увеличения потока воздуха внутри нескольких пустотелых труб.

11. Пустотелый регулирующий слой канального типа по п. 10, отличающийся тем, что узел ветрового дефлектора содержит

подпорку, расположенную на верху откоса; и

ветровой дефлектор, установленный на подпорке и имеющий угол наклона.

12. Пустотелый регулирующий слой канального типа по п. 1, отличающийся тем, что указанный пустотелый регулирующий слой канального типа дополнительно содержит слой изолирующего материала, уложенный поверх одного слоя или нескольких слоев нескольких пустотелых труб.