多年凍土區(qū)路基冷卻管溫度效應(yīng)與設(shè)計研究.pdf

1、隨著全球氣候變暖和人類工程活動的干擾,多年凍土的水熱平衡狀態(tài)逐漸被破壞,導(dǎo)致其不斷退化,并呈現(xiàn)出凍土上限逐年下降的趨勢[1]。為了保護多年凍土和提高路基溫度穩(wěn)定性,國內(nèi)外提出了隔熱層路基、熱棒路基、通風(fēng)管路基等特殊工程措施,對提高多年凍土區(qū)道路工程的穩(wěn)定性和耐久性起到了積極作用。但由于不同工程措施各有特點和適用場合,多年凍土區(qū)路基的不均勻變形、裂縫、翻漿等病害仍明顯影響著道路使用狀態(tài)及其服務(wù)水平。
　　本文在總結(jié)現(xiàn)有各種特殊路基研

2、究思路、使用情況的基礎(chǔ)上,提出了一種新型的特殊路基處理方法:路基冷卻管技術(shù)。本研究從青藏高原特殊地理氣候特點及其對多年凍土區(qū)路基的影響出發(fā),以流固耦合傳熱理論為基礎(chǔ),建立溫度場有限元模型,計算分析了冷卻管周圍土體的溫度場分布特性及其影響因素;利用室內(nèi)小型模型試驗,對理論計算結(jié)果進行了驗證;在此基礎(chǔ)上,分析了不同因素對冷卻管降溫效果的影響,提出了路基冷卻管設(shè)計原則與參數(shù),為保護多年凍土區(qū)路基穩(wěn)定性提供了一種新的主動調(diào)控措施。
　　研

3、究表明:外界環(huán)境溫度與土體內(nèi)部溫度對冷卻管的降溫效果影響較大,冷卻管的降溫效果隨時間的延長而增強,隨土體初始溫度的提高而減弱,隨環(huán)境溫度的降低而增強,隨風(fēng)速的升高而有所增強,隨管徑的增大而增強;在沿管徑截面上,冷卻管對距離管壁越近位置的土體的降溫效果越好;沿管軸向截面中,土體中部位置的降溫最為困難;同時,越靠近管壁的土體,沿管軸向的進出口溫差越大。研究推薦了冷卻管的主要設(shè)計參數(shù):管徑為0.3m~0.4m,管間距為1.2m~1.6m,合理