本發(fā)明涉及防止土體凍結(jié)的裝置，尤其涉及一種基于電毯自動(dòng)溫控的土體凍結(jié)防控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：在我國(guó)北部、西部山區(qū)和高原寒區(qū)，季節(jié)凍土和多年凍土廣泛分布，面積約占中國(guó)陸地總面積的70%。近年來(lái)，隨著西部大開(kāi)發(fā)的積極推進(jìn)，圍繞能源、交通、水利等有關(guān)的寒區(qū)重大工程正逐步在西部山區(qū)和高原寒區(qū)實(shí)施。在這些工程施工建設(shè)過(guò)程中，不可避免地會(huì)遇到凍土問(wèn)題。由于凍土在凍融過(guò)程中將導(dǎo)致其諸多土體特性發(fā)生改變，例如疏松土體凍融后將導(dǎo)致其密實(shí)度增大、透水性降低等特性，而壓實(shí)后的土體在經(jīng)歷凍融后將導(dǎo)致密實(shí)度下降、透水性升高等特性，且在凍融過(guò)程中土體顆粒產(chǎn)生分選作用，對(duì)其抗剪強(qiáng)度、承載力等均產(chǎn)生顯著影響，從而給寒區(qū)工程構(gòu)筑物的穩(wěn)定性和安全性運(yùn)營(yíng)帶來(lái)嚴(yán)重威脅。因此，在冬季負(fù)溫環(huán)境下工程實(shí)施過(guò)程中，無(wú)論是地基工程、壩體工程等均要求所使用土料以及工程施工作業(yè)面嚴(yán)禁出現(xiàn)凍結(jié)。但是，目前施工現(xiàn)場(chǎng)土料和施工作業(yè)面的凍結(jié)防控措施大多采用人工覆蓋棉被、草簾、土工布等方法，防凍效果差，沒(méi)法保證凍結(jié)防控主體確實(shí)沒(méi)有凍結(jié)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種加熱效率高、防凍效果好的基于電毯自動(dòng)溫控的土體凍結(jié)防控系統(tǒng)，以確保工程施工作業(yè)無(wú)凍料輸入、壓密后的地基和倉(cāng)面不發(fā)生凍結(jié)。其中，本申請(qǐng)中的“土體”指土料、施工作業(yè)面等凍結(jié)防控主體。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所述的一種基于電毯自動(dòng)溫控的土體凍結(jié)防控系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括覆蓋在土體表面并對(duì)土體進(jìn)行加熱的電毯，測(cè)量土體溫度的溫度傳感器以及根據(jù)所述土體溫度控制所述電毯開(kāi)啟或關(guān)閉進(jìn)而控制所述土體維持在預(yù)設(shè)溫度值的溫控開(kāi)關(guān)；其中，所述電毯具有保溫、防水、隔熱性能。優(yōu)選的，所述溫度傳感器與所述溫控開(kāi)關(guān)之間為有線(xiàn)連接或者無(wú)線(xiàn)連接。優(yōu)選的，所述電毯為多層纖維和薄膜交互疊加的復(fù)合結(jié)構(gòu)，該復(fù)合結(jié)構(gòu)中均勻鋪設(shè)有電熱帶。優(yōu)選的，所述電熱帶平行分布于纖維層和薄膜層之間，方向與所述電毯的寬度方向一致。優(yōu)選的，所述溫控開(kāi)關(guān)設(shè)在為所述電熱帶提供電能的電纜上，其內(nèi)部具有控制所述電纜連通或者斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)部件。優(yōu)選的，所述纖維為聚酯纖維，所述薄膜為聚乙烯薄膜。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、升溫速度快、加熱效率高：本發(fā)明中的電毯直接將電能轉(zhuǎn)化為熱能并緊貼土體表面進(jìn)行加熱，傳熱類(lèi)型屬于熱傳導(dǎo)，熱能得到了充分的利用，加熱效率顯著提高；同時(shí)，電毯的保溫、防水和隔熱性能使得電毯能夠?qū)崃砍浞直Ａ粼陔娞旱撞?，避免了熱量的無(wú)效散失，既抵御了外界低溫環(huán)境的冷凍作用又保護(hù)熱能的高效利用，因此所覆蓋土體表層的溫度會(huì)在短時(shí)間內(nèi)快速升高，凍結(jié)防控的效能顯著提高。、自動(dòng)溫控、防凍效果好：本發(fā)明中設(shè)有溫度傳感器和溫控開(kāi)關(guān)，溫控開(kāi)關(guān)能夠根據(jù)來(lái)自溫度傳感器的土體溫度控制電毯的開(kāi)啟或關(guān)閉，進(jìn)而控制被加熱土體維持在預(yù)設(shè)溫度值，不僅能確實(shí)保證土體不被凍結(jié)，還能使得土體處于實(shí)際需要的溫度范圍，進(jìn)一步提高了凍結(jié)防控的效能。3、使用方便、應(yīng)用范圍廣：本發(fā)明基于電毯自動(dòng)溫控的土體凍結(jié)防控系統(tǒng)集加熱、控溫、防水、保水、隔熱等功能于一身，使用時(shí)將電毯覆蓋于土體表面，通電即可自動(dòng)運(yùn)行；同時(shí)，根據(jù)凍結(jié)防控主體的形狀、面積大小（施工現(xiàn)場(chǎng)往往都是大量土料和大面積施工作業(yè)面），該系統(tǒng)相應(yīng)的形狀、面積可自由調(diào)整，確保凍結(jié)管控的范圍根據(jù)需要靈活調(diào)整，具有廣泛的應(yīng)用范圍，即使在冰凍、雨雪環(huán)境中仍具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1—電毯，2—溫度傳感器，3—溫控開(kāi)關(guān)，4—電熱帶，5—電纜。具體實(shí)施方式如圖1所示，一種基于電毯自動(dòng)溫控的土體凍結(jié)防控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具體可以包括電毯1、溫度傳感器2和溫控開(kāi)關(guān)3。使用時(shí)電毯1覆蓋在土體表面并在溫控開(kāi)關(guān)3的控制下對(duì)土體進(jìn)行加熱，溫度傳感器2埋設(shè)在電毯1下土體表面，用于實(shí)時(shí)測(cè)量所處位置的土體溫度并將其傳輸至溫控開(kāi)關(guān)3，溫度傳感器2與溫控開(kāi)關(guān)3之間可以為有線(xiàn)連接，也可以是無(wú)線(xiàn)連接；溫控開(kāi)關(guān)3用于根據(jù)設(shè)定的工作條件（溫度）啟閉為電毯1供電的電源。其中，溫度傳感器2是一種能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的熱電阻型或熱電偶型傳感器，其工作溫度介于-45～45℃之間，分辨率為±0.1℃。上述電毯1除了能加熱之外，其還具有保溫、防水、隔熱、不吸濕等性能，使得電毯1內(nèi)部與外界的溫度、水分隔離，以確保電毯1產(chǎn)生的熱量盡可能地用來(lái)加熱土體，提高加熱效率。另外，為了保證電毯1的使用壽命，其還可以具有抗磨、耐扯拉、柔韌性好等特點(diǎn)。具體地，電毯1可以為多層纖維和薄膜交互疊加的復(fù)合結(jié)構(gòu)，復(fù)合結(jié)構(gòu)中均勻鋪設(shè)有電熱帶4，其中，纖維為聚酯纖維等纖維材料，薄膜為聚乙烯等高分子材料，復(fù)合結(jié)構(gòu)可為一層纖維一層薄膜、兩層纖維一層薄膜或多層纖維多層薄膜結(jié)構(gòu)。電熱帶4是在兩根平行金屬母線(xiàn)之間均勻地包裹一層具有正溫系數(shù)半導(dǎo)體材料制成的芯帶，平行分布于纖維層和薄膜層之間，比如在三層纖維兩層薄膜的復(fù)合結(jié)構(gòu)中，電熱帶2每隔一定間距平行分布于靠近土體一側(cè)的纖維層和薄膜層之間，方向與電毯1的寬度方向一致，電熱帶2的正負(fù)極通過(guò)電纜5分別聯(lián)接后接入溫度開(kāi)關(guān)3。溫度開(kāi)關(guān)3可以為根據(jù)設(shè)定的工作條件（溫度）能夠產(chǎn)生導(dǎo)通或者斷開(kāi)動(dòng)作的一系列自動(dòng)控制元件（即其內(nèi)部具有控制電纜5連通或者斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)部件），溫控工作溫度范圍為-25～240℃；當(dāng)然，溫控開(kāi)關(guān)3也可以是無(wú)線(xiàn)溫控的，即溫控開(kāi)關(guān)3通過(guò)向?yàn)殡娞?供電的電源發(fā)送無(wú)線(xiàn)信號(hào)（開(kāi)啟控制命令或者關(guān)閉控制命令）實(shí)現(xiàn)對(duì)電源啟閉的控制。具體地，溫控開(kāi)關(guān)3根據(jù)接收到的土體溫度控制電毯1的開(kāi)啟或關(guān)閉，以使土體溫度維持在某個(gè)預(yù)設(shè)溫度值，具體地：預(yù)先在溫控開(kāi)關(guān)3中設(shè)定一個(gè)當(dāng)前凍結(jié)防控主體所需要維持的溫度值，比如5℃；當(dāng)收到來(lái)自溫度傳感器2的土體溫度時(shí)，將當(dāng)前的土體溫度與預(yù)設(shè)溫度值相比較，當(dāng)土體溫度低于5℃時(shí)，開(kāi)啟電毯1進(jìn)行加熱以使土體溫度上升到5℃（如果電毯1已經(jīng)處于開(kāi)啟加熱狀態(tài)，那就繼續(xù)保持開(kāi)啟），當(dāng)土體溫度等于或者大于5℃時(shí)，關(guān)閉電毯1停止加熱，以使土體溫度保持5℃或者下降到5℃。當(dāng)然，根據(jù)需要溫控開(kāi)關(guān)3也可以控制土體溫度維持在某個(gè)溫度范圍內(nèi)，比如5~8℃；當(dāng)土體溫度超過(guò)上限值8℃時(shí)，關(guān)閉電毯1停止加熱，當(dāng)土體溫度低于下限值5℃時(shí)，開(kāi)啟電毯1進(jìn)行加熱即可。基于上述實(shí)施例公開(kāi)的基于電毯自動(dòng)溫控的土體凍結(jié)防控系統(tǒng)，本申請(qǐng)另一實(shí)施例中結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用對(duì)該防控系統(tǒng)的效能進(jìn)行說(shuō)明，具體以“四川雅礱江兩河口水電站”工程建設(shè)冬季施工過(guò)程中壩體心墻施工作業(yè)面的凍結(jié)防控進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)示范性試驗(yàn)。試驗(yàn)中，電毯1的復(fù)合結(jié)構(gòu)采用三布兩膜土工布，電熱帶4采用市面上常用的自限溫并聯(lián)式電熱帶，將電熱帶4每2m一根平行地置于電毯1下部的纖維層和薄膜層中間并交織在一起，每根電熱帶4的長(zhǎng)度與電毯1的幅寬相同，從而形成具有“膜電復(fù)合結(jié)構(gòu)”的電毯1。在使用該防控系統(tǒng)對(duì)壩體心墻的施工作業(yè)面進(jìn)行凍結(jié)防控時(shí)，將其移動(dòng)到施工作業(yè)面一端后接上電源，然后將電毯1緩慢覆蓋到施工作業(yè)面上，將溫度傳感器2置于施工作業(yè)面的表層土體中，設(shè)定好施工作業(yè)面需要維持的溫度值，該防控系統(tǒng)即可自行加熱并保溫控溫。在施工作業(yè)面凍結(jié)防控需要結(jié)束時(shí)，將電毯1收起并移到存放區(qū)存放。其中，在對(duì)該凍結(jié)防控系統(tǒng)進(jìn)行示范性試驗(yàn)過(guò)程中，心墻表層土體的維持溫度設(shè)定為3℃，每隔一段時(shí)間對(duì)控溫下的心墻部位表層土體溫度、未進(jìn)行凍結(jié)防控心墻部位表層土體溫度和空氣溫度進(jìn)行同步測(cè)量記錄，結(jié)果如表1所示。表1基于電毯自動(dòng)溫控的土體凍結(jié)防控系統(tǒng)效能對(duì)比日期最低氣溫（℃）相應(yīng)時(shí)刻未進(jìn)行凍結(jié)防控心墻表層土體溫度（℃）相應(yīng)時(shí)刻處于“膜電復(fù)合結(jié)構(gòu)”下心墻表層土體溫度（℃）2017.1.6-4.4-4.63.12017.1.7-4.1-5.03.02017.1.8-4.3-5.13.22017.1.9-5.2-4.93.02017.1.10-4.5-4.33.1由上表可以看出，冬季施工期連續(xù)5天在氣溫達(dá)到最低時(shí)刻時(shí)，未進(jìn)行凍結(jié)防控的壩體心墻部位表層土體的溫度均為負(fù)值，處于凍結(jié)狀態(tài)，而在本申請(qǐng)基于電毯自動(dòng)溫控的土體凍結(jié)防控系統(tǒng)作用下的壩體心墻部位的表層土體溫度始終保持在3℃左右，處于正溫未凍結(jié)狀態(tài)，較未有凍結(jié)防控措施下的壩體心墻部位表層土體溫度高出7.7～8.3℃。由此證明，本申請(qǐng)基于電毯自動(dòng)溫控的土體凍結(jié)防控系統(tǒng)在凍結(jié)防控方面具有優(yōu)良的效能。當(dāng)前第1頁(yè)12