一種用于凍土路基調(diào)溫新型熱管措施的實驗研究.pdf

1、在多年凍土地區(qū)修建道路工程，首先要考慮由于凍土融化產(chǎn)生的路基沉降問題，尤其是在全球氣候變暖的背景下，伴隨著寒區(qū)道路工程的修建，線性路基下多年凍土上限的變動和凍融循環(huán)過程的變化，必將對道路的正常運行造成影響。特別在高寒多年凍土地區(qū)修建高速公路，黑色路面將大幅加寬，原來已有的路基冷卻措施將遇到困難。因此，本文結(jié)合實際工程需要，開展了大量的室內(nèi)實驗。針對實際工程提出一種可鋪設(shè)在公路路堤某個層面上，對路基實施有效調(diào)溫的熱管復(fù)合裝置。該裝置充分利

2、用熱管的良好導(dǎo)熱性能與保溫材料的熱阻效應(yīng)，在暖季發(fā)揮隔熱作用，冷季導(dǎo)熱性能大幅提高，從而對路基進(jìn)行主動降溫，從降溫性能來看，這項措施在現(xiàn)場工程中有廣闊的應(yīng)用前景。本文的研究內(nèi)容可以歸納為以下幾個方面： 1、從熱管的原理入手，結(jié)合多年凍土地區(qū)路基調(diào)溫原理，提出一種工藝上易于實現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)高效的環(huán)形重力熱管思路，并且反復(fù)試驗在熱管上下兩端不同的冷熱狀態(tài)下、選用不同工質(zhì)、不同管壁材料以及不同試驗方法的情況下，研究熱管的降溫效能和降溫特性，

3、并建立該重力熱管的數(shù)學(xué)模型。 2、認(rèn)識到環(huán)形熱管工作良好的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年凍土地區(qū)工程施工需要，通過實驗對熱管的設(shè)計進(jìn)一步優(yōu)化，包括工質(zhì)、管壁材料、熱管外形以及熱管的尺寸等，最后確定幾種可選用工質(zhì)、管壁材料和熱管外形。 3、結(jié)合室內(nèi)實驗結(jié)果，提出一種復(fù)合裝置模型，該復(fù)合裝置由熱管與保溫材料組成，充分利用熱管的良好導(dǎo)熱性能和保溫材料的隔熱性能實現(xiàn)熱二極管效應(yīng)。在夏季熱管不工作，利用保溫材料的熱阻作用阻止外界熱量的大量浸入；

4、而冬季，當(dāng)裝置下部溫度高于之上溫度時，熱管開始工作，大量的熱量通過熱管被帶出保溫材料下部土體，熱管本身的啟動溫差很小，靈敏度較高。 4、對復(fù)合裝置的性能進(jìn)行計算，包括熱管在保溫材料中的鋪設(shè)密度，復(fù)合裝置的視導(dǎo)熱系數(shù)；結(jié)合野外實測資料在瀝青路面下，對不同可變導(dǎo)熱系數(shù)比(包括1t、10t、12t)、不同路堤高度(包括lm、2m、3m)、復(fù)合裝置不同的鋪設(shè)位置進(jìn)行數(shù)值計算，進(jìn)一步論證了該復(fù)合裝置的優(yōu)越性能，以及在工程中的應(yīng)用前景。