凍土路基地溫傳熱過程及調(diào)控新技術(shù)研究.pdf

1、本文緊密圍繞我國(guó)多年凍土地區(qū)道路工程建設(shè)中有關(guān)凍土路基穩(wěn)定性的關(guān)鍵科學(xué)問題，通過數(shù)值模擬計(jì)算、室內(nèi)試驗(yàn)、野外現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的有效結(jié)合，通過對(duì)凍土路基傳熱基本規(guī)律的研究，從傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射傳熱基本規(guī)律出發(fā)，就主動(dòng)調(diào)控路基內(nèi)部溫度場(chǎng)的新措施、新技術(shù)進(jìn)行積極地探索和開發(fā)，并取得較為突出的成果。主要結(jié)論如下： 1.在路堤內(nèi)部熱量傳遞規(guī)律方面，在瀝青路面條件下，熱量主要來源于為路面，其次為坡面，前者熱流量是后者的2.5倍，砂礫路面條件下，熱量主

2、要來源于坡面。對(duì)比路堤底面熱流量黑色路面條件下的熱流量是砂礫路面條件下的3倍多。環(huán)境溫度的變化會(huì)對(duì)路基下部?jī)鐾僚c周圍土體的換熱過程產(chǎn)生重要影響，在不同幾種凍土環(huán)境條件下，砂礫路面下存在3～4m的最佳高度，此時(shí)路堤底面熱流量為最小，瀝青路面只存在隨路堤高度增加底面熱流量不斷降低趨勢(shì)。對(duì)應(yīng)寬幅高等級(jí)公路，路面寬度增加約1倍的時(shí)候，底面熱流增加60﹪，且增加的熱流主要集中在底面中心，并由此產(chǎn)生聚熱效應(yīng)，在加劇路基底部熱量的積累的同時(shí)，也將多年

3、凍土的退化過程加快0.6倍。 2.溫度隨時(shí)間變化表現(xiàn)出的振蕩特性在年變化周期內(nèi)，在路堤內(nèi)部垂直方向隨著高度的降低、水平方向由外向內(nèi)均表現(xiàn)出增幅急劇降低的趨勢(shì)，最后溫度只有正溫的小幅變化，堤高度2/3、或路面下1m深度的位置是路堤熱傳導(dǎo)調(diào)控的最佳位置。本文就蓄冷式單向?qū)狍w、層疊結(jié)構(gòu)單向?qū)狍w、循環(huán)式單向?qū)狍w這三種新型措施進(jìn)行了開創(chuàng)性的室內(nèi)研究、并獲得成功。 3.在通風(fēng)管結(jié)構(gòu)通風(fēng)路基中，管間土體傳遞熱量對(duì)整體降溫效能具有

4、重要影響。通風(fēng)管的沿道路走向的密度、或通風(fēng)管的間距是影響通風(fēng)管降溫效能的重要因素之一。自動(dòng)溫控通風(fēng)路基是通風(fēng)路基的一種重要補(bǔ)充，通過該種措施對(duì)通風(fēng)管中不同溫度氣流的有效控制，可以在通風(fēng)路基結(jié)構(gòu)不變條件下，使其降溫效能提高約1倍。寬幅通風(fēng)路基結(jié)構(gòu)形式，不僅將路基下凍土溫度較天然場(chǎng)降低0.5℃，而且很好解決地溫場(chǎng)非對(duì)稱性的難題。 4.隨著路堤坡面降溫的不同，砂礫路面下，坡面降溫達(dá)到1℃可以基本維持路基的穩(wěn)定，達(dá)到2℃以上達(dá)到完全穩(wěn)定