本發(fā)明屬于巖土工程數(shù)值分析，涉及一種能量樁可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)及檢修樁位快速確認(rèn)方法。

背景技術(shù)：

1、地表下的淺層地?zé)豳Y源，作為一種環(huán)保的能源形式，具有廣泛應(yīng)用價(jià)值。能量樁作為利用淺層地?zé)岬囊环N新式地?zé)嵩幢眉夹g(shù)，結(jié)合了樁基與地?zé)岜脙纱蠊δ?，故在發(fā)揮其熱交換能力的同時(shí)，亦須確保其作為樁基的承重性能得到保障。但能量樁與普通樁基相比，除了受到建筑物的上部荷載和樁周?chē)鷰r土體的限制，會(huì)因溫度的影響而膨脹或收縮，并且還受到溫度應(yīng)力的影響。這就導(dǎo)致能量樁在使用過(guò)程中，受力的形式更加復(fù)雜，其安全性和操作效率成為了核心問(wèn)題，因此對(duì)能量樁進(jìn)行可視化熱量監(jiān)控是非常迫切的。

2、flac3d(3d?fastlagrangiananalysis?code)是一款十分出色的巖土工程數(shù)值模擬軟件。flac3d以拉格朗日算法為基礎(chǔ)，采用有限差分法為計(jì)算方式。flac3d具有強(qiáng)大的后處理功能，支持靜力學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、蠕變、滲流和溫度變化等五種計(jì)算方式廣泛應(yīng)用于交通、水利、地質(zhì)、石油以及環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明通過(guò)flac3d建立能量樁樁土三維模型，建立一種能量樁樁位快速定位及可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，快速高效對(duì)能量樁群樁系統(tǒng)進(jìn)行管理監(jiān)測(cè)，通過(guò)可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控能量樁熱量場(chǎng)分布，對(duì)能量樁工作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為能量樁工程運(yùn)用的安全性和高效性提供了重要的控制指導(dǎo)支持。

2、本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：

3、一種能量樁可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括以下步驟

4、步驟一、根據(jù)施工工程圖紙信息，確定管樁尺寸以及樁長(zhǎng)，建立三維能量樁樁土模型；

5、步驟二、模型建立完成后依次進(jìn)行初始應(yīng)力場(chǎng)的生成、樁體的埋置、溫度場(chǎng)的施加以及樁頂荷載的加載；

6、步驟三、根據(jù)三維能量樁群樁模型對(duì)現(xiàn)場(chǎng)樁位坐標(biāo)進(jìn)行處理，并設(shè)置樁號(hào)，同時(shí)錄入樁號(hào)工程信息上傳至系統(tǒng)中，建立各樁的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理。

7、步驟一前，還包括以下步驟：

8、在施工場(chǎng)地進(jìn)行初始地溫測(cè)試，記錄土壤導(dǎo)熱系數(shù)，能量樁工作后再進(jìn)行地溫測(cè)試，記錄新的土壤導(dǎo)熱系數(shù)，用于確定能量樁模型導(dǎo)熱參數(shù)。

9、樁土模型中的土體部分采用摩爾-庫(kù)倫模型模擬。

10、管樁主體采用均質(zhì)各向同性彈性模型構(gòu)建。

11、管樁模型通過(guò)柱形殼體網(wǎng)格構(gòu)建。

12、圍繞管樁的土體利用柱形隧道外圍的漸變放射網(wǎng)格進(jìn)行設(shè)置。

13、具體為通過(guò)熱傳導(dǎo)模式在flac3d中施加溫度場(chǎng)，設(shè)置各項(xiàng)熱傳導(dǎo)參數(shù)。

14、所述熱傳導(dǎo)參數(shù)包括比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)。

15、一種基于上述的能量樁可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)的檢修樁位快速確認(rèn)方法，其特征在于，建立能量樁群樁輸水管網(wǎng)溫度控制網(wǎng)絡(luò)，在能量樁樁頂進(jìn)水管道處和進(jìn)水水箱處安裝溫度傳感器，依據(jù)能量樁進(jìn)水水箱和輸水管網(wǎng)的溫度傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)能量樁樁位快速定位及可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行修正。

16、所述的檢修樁位快速確認(rèn)方法，具體步驟為：

17、建立能量樁群樁輸水管網(wǎng)溫度控制網(wǎng)絡(luò)，在能量樁樁頂進(jìn)水管道處和進(jìn)水水箱處安裝溫度傳感器，根據(jù)實(shí)時(shí)地表溫度和能量樁進(jìn)水水箱、輸水管網(wǎng)的溫度傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)能量樁熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行修正，對(duì)能量樁熱量擴(kuò)散的可視化顯示，對(duì)能量樁系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到狀態(tài)有異常的樁號(hào)工程信息及歷史數(shù)據(jù)結(jié)果，通過(guò)熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)對(duì)比實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，定位異常能量樁的樁位樁號(hào)和工程報(bào)告，解決安全問(wèn)題。

18、本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果：

19、本發(fā)明通過(guò)flac3d建立能量樁樁土三維模型，建立一種能量樁樁位快速定位及可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，快速高效對(duì)能量樁群樁系統(tǒng)進(jìn)行管理監(jiān)測(cè)，便于進(jìn)行能量樁日常檢修工作；

20、通過(guò)可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控能量樁熱量場(chǎng)分布，對(duì)能量樁工作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能應(yīng)對(duì)極端天氣溫度的影響，為能量樁工程運(yùn)用的安全性和高效性提供了重要的控制指導(dǎo)支持。

技術(shù)特征：

1.一種能量樁可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量樁可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，步驟一前，還包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種能量樁可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，步驟二中，樁土模型中的土體部分采用摩爾-庫(kù)倫模型模擬。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種能量樁可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，步驟二中，管樁主體采用均質(zhì)各向同性彈性模型構(gòu)建。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種能量樁可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，步驟二中，管樁模型通過(guò)柱形殼體網(wǎng)格構(gòu)建。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種能量樁可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，步驟二中，圍繞管樁的土體利用柱形隧道外圍的漸變放射網(wǎng)格進(jìn)行設(shè)置。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種能量樁可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，步驟二中，具體為通過(guò)熱傳導(dǎo)模式在flac3d中施加溫度場(chǎng)，設(shè)置各項(xiàng)熱傳導(dǎo)參數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種能量樁可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，步驟二中，所述熱傳導(dǎo)參數(shù)包括比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)。

9.一種基于權(quán)利要求1-8任一所述的能量樁可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)的檢修樁位快速確認(rèn)方法，其特征在于，建立能量樁群樁輸水管網(wǎng)溫度控制網(wǎng)絡(luò)，在能量樁樁頂進(jìn)水管道處和進(jìn)水水箱處安裝溫度傳感器，依據(jù)能量樁進(jìn)水水箱和輸水管網(wǎng)的溫度傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)能量樁樁位快速定位及可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行修正。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢修樁位快速確認(rèn)方法，其特征在于，具體步驟為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種能量樁可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)及檢修樁位快速確認(rèn)方法。本發(fā)明通過(guò)施工圖紙建立三維能量樁樁土模型，結(jié)合初始地溫測(cè)試，利用FLAC3D進(jìn)行熱傳導(dǎo)模擬，實(shí)時(shí)監(jiān)控能量樁熱量場(chǎng)分布。系統(tǒng)建立群樁輸水管網(wǎng)溫度控制網(wǎng)絡(luò)，安裝溫度傳感器，依據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)修正熱量預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)能量樁工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)與異常快速定位。本發(fā)明提供的能量樁可視化熱量預(yù)測(cè)系統(tǒng)及檢修樁位快速確認(rèn)方法提高了能量樁工程的安全性和高效性，便于能量樁的日常檢修工作，及時(shí)應(yīng)對(duì)極端天氣溫度影響，為新建及現(xiàn)有建筑的節(jié)能改造提供了有效解決方案。

技術(shù)研發(fā)人員：馮義,喻忠,高志宏,相旭,雷永生,張碧文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6