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一种基于 热电效应的主动制冷锚杆支护结构

阅读：546发布：2020-05-14

专利汇可以提供一种基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构，包括锚杆；所述锚杆的一端插放于设置在坡体上的坡洞内，并采用锚固砼与坡洞固定，锚杆的另一端裸露在坡筒外，所述锚杆为中空结构设置，其内侧设置有空腔，空腔的两端均与外界连通，所述空腔的内侧填充有具有热电效应的水泥基复合材料，裸露在所述坡洞外侧的锚杆采用封锚砼封存。本发明设计新颖，将太阳能板温控开关、锚杆及具有热电效应的水泥基复合材料通过导线组成闭合回路，利用导体具有帕尔贴效应，及当指当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象实现坡体制冷。，下面是一种基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构，包括锚杆（5）；所述锚杆（5）的一端插放于设置在坡体（1）上的坡洞（6）内，并采用锚固砼（8）与坡洞（6）固定，锚杆（5）的另一端裸露在坡筒（6）外，所述锚杆（5）为中空结构设置，其内侧设置有空腔（11），空腔（11）的两端均与外界连通，其特征在于，所述空腔（11）的内侧填充有具有热电效应的水泥基复合材料，裸露在所述坡洞（6）外侧的锚杆（5）采用封锚砼（4）封存，所述封锚砼（4）和锚固砼（8）均为具有热电效应的水泥基复合材料混凝土，所述锚杆（5）的两端通过导线（3）与设置在坡体（1）上的太阳能板（2）电性连接，位于所述坡体（1）内的导线（3）上连接有温控开关（7）。
2.根据权利要求1所述的一种基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构，其特征在于，所述锚杆（5）采用导电材料制成。
3.根据权利要求2所述的一种基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构，其特征在于，所述锚杆（5）采用铜制成。
4.根据权利要求1所述的一种基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构，其特征在于，所述水泥基复合材料为MnO2水泥基复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构，其特征在于，位于所述坡体（1）外侧的锚杆（5）上安装有固定机构。
6.根据权利要求5所述的一种基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构，其特征在于，所述固定机构包括固定垫片（9）和螺帽（10），螺帽（10）通过设置在锚杆（5）外侧的外螺纹（12）与锚杆（5）螺纹连接，固定垫片（9）套设在锚杆（5）上且位于螺帽（10）与坡体（1）之间。

说明书全文

一种基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构

技术领域

[0001] 本发明涉及季节性冻土区边坡、基坑支护工程，具体是一种基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构。

背景技术

[0002] 季节性冻土是指冬季冻结春季融化的土层。季节性冻土占我国国土面积的55%，而山地占国土面积的67%。因此我国既是季节性冻土大国又是山地大国。这从客观上决定了在我国交通线路、水利等工程建设中涌现出大量季节性冻土边坡。另外，当前城市建筑用地极为紧缺，许多工程建设都需要开挖基坑，而受开工时间和施工速度的影响，难免有基坑工程需要经历冬春两季。如今边坡和基坑等支护工程应用最普遍的是锚喷支护技术。大量的工程实践表明，在季节性冻土地区修筑的边坡和基坑，经历冬季冻胀春季融化而造成的工程事故数不胜数。

[0003] 随着经济建设的快速发展，各式各样的寒区工程相继修建，工程建设产生了大量新边坡。新边坡的出现，不可避免地破坏了原有地表植被、水流路径等，造成地表换热条件改变，施工完成后土坡面的吸热面积和吸热量显著增加，原有冻土的热量平衡遭到破坏，总体热量吸入大于热量支出，冻融活动层温度升高，冻土上限下降，影响冻土边坡的稳定性，而冻土边坡稳定性对线路长期安全运营具有潜在的威胁。因此，必须对其进行工程治理。

[0004] 普通的治理措施是换填冻融层土体，坡面增设隔热保温层和非寒区的锚喷支护措施，由于冻土含冰率高和温度敏感性特点，并且随着全球气候的变暖，热融量增多，换填法工程量巨大，隔热保温稳固措施不可靠，且影响地表植被种植面积，荒漠化程度逐渐渐上升，普通锚喷支护结构不能降低冻土上限的下降，且遭受强烈冻胀支护结构容易破坏。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构，包括锚杆；所述锚杆的一端插放于设置在坡体上的坡洞内，并采用锚固砼与坡洞固定，锚杆的另一端裸露在坡筒外，所述锚杆为中空结构设置，其内侧设置有空腔，空腔的两端均与外界连通，其特征在于，所述空腔的内侧填充有具有热电效应的水泥基复合材料，裸露在所述坡洞外侧的锚杆采用封锚砼封存，所述封锚砼和锚固砼均为具有热电效应的水泥基复合材料混凝土，所述锚杆的两端通过导线与设置在坡体上的太阳能板电性连接，位于所述坡体内的导线上连接有温控开关。

[0007] 作为本发明进一步的方案：所述锚杆采用导电材料制成。

[0008] 作为本发明进一步的方案：所述锚杆采用铜制成。

[0009] 作为本发明再进一步的方案：所述水泥基复合材料为MnO2水泥基复合材料。

[0010] 作为本发明再进一步的方案：位于所述坡体外侧的锚杆上安装有固定机构。

[0011] 作为本发明再进一步的方案：所述固定机构包括固定垫片和螺帽，螺帽通过设置在锚杆外侧的外螺纹与锚杆螺纹连接，固定垫片套设在锚杆上且位于螺帽与坡体之间。

[0012] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计新颖，将太阳能板温控开关、锚杆及具有热电效应的水泥基复合材料通过导线组成闭合回路，利用导体具有帕尔贴效应，及当指当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象实现坡体制冷，其有效解决了由于施工完成后的冻土边坡吸热效应显著增加，破坏了冻土的热平衡，影响了冻土边坡的稳定性的问题，同时通过锚杆固定坡体，提高了坡体的稳定性。附图说明

[0013] 图1为基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构的结构示意图。

[0014] 图2为基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构中锚杆的剖视图。

[0015] 图3为热电效应原理图。

[0016] 图中：1-坡体、2-太阳能板、3-导线、4-封锚砼、5-锚杆、6-坡洞、7-温控开关、8-锚固砼、9-固定垫片、10-螺帽、11-空腔、12-外螺纹。

具体实施方式

[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0018] 实施例一请参阅图1～3，本发明实施例中，一种基于热电效应的主动制冷锚杆支护结构，包括锚杆5；所述锚杆5的一端插放于设置在坡体1上的坡洞6内，并采用锚固砼8与坡洞6固定，锚杆
5的另一端裸露在坡筒6外，所述锚杆5为中空结构设置，其内侧设置有空腔11，空腔11的两端均与外界连通，所述空腔11的内侧填充有具有热电效应的水泥基复合材料，裸露在所述坡洞6外侧的锚杆5采用封锚砼4封存，所述锚杆5的两端通过导线3与设置在坡体1上的太阳能板2电性连接，位于所述坡体1内的导线3上连接有温控开关7，通过温控开关7检测坡体1内温度，当坡体1内温度高出设定值时，温控开关7控制锚杆5与导线3及太阳能板2导通，形成闭合回路，采用导体具有帕尔贴效应，电子在移动时会经过锚杆5和水泥基复合材料两个不同导体，在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象，电子由能级低的材料移动到能级高的材料过程是吸热降温过程，实现制冷。

[0019] 所述锚杆5采用导电材料制成，优选的，导电材料为铜。

[0020] 所述封锚砼4和锚固砼8均为具有热电效应的水泥基复合材料混凝土。

[0021] 所述水泥基复合材料为MnO2水泥基复合材料。

[0022] 实施例二为了进一步加强锚杆5与坡体1之间连接的稳定性，本实施例对锚杆5进行优化，位于所述坡体1外侧的锚杆5上安装有固定机构，固定机构包括固定垫片9和螺帽10，螺帽10通过设置在锚杆5外侧的外螺纹12与锚杆5螺纹连接，固定垫片9套设在锚杆5上且位于螺帽10与坡体1之间。

[0023] 本发明的工作原理是：通过温控开关7检测坡体1内温度，当坡体1内温度高出设定值时，温控开关7控制锚杆5与导线3及太阳能板2导通，形成闭合回路，电子从位于坡洞6内的锚杆5端向锚杆5的另一端移动，电子由能级低的材料移动到能级高的材料过程是吸热降温过程，进而对坡体1进行制冷处理。

[0024] 需要特别说明的是，本申请中太阳能板、温控开关为现有技术的应用，太阳能板、导线、温控开关、锚杆及具有热电效应的水泥基复合材料组成闭合回路，利用导体具有帕尔贴效应，及当指当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象实现坡体制冷为本申请的创新点，其有效解决了由于施工完成后的冻土边坡吸热效应显著增加，破坏了冻土的热平衡，影响了冻土边坡的稳定性的问题。

[0025] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

[0026] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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