青海省柴木鐵路凍土低溫熱棒應(yīng)用條件和效果研究.pdf

1、青藏鐵路建設(shè)實踐證明，“冷卻地基”是保證多年凍土區(qū)路基工程穩(wěn)定性的有效方法和關(guān)鍵技術(shù)，熱棒路基可以作為凍土區(qū)鐵路路基一種有效的工程結(jié)構(gòu)應(yīng)用。柴木多年凍土區(qū)未進行過任何熱棒路基工程的試驗研究工作，相關(guān)研究文章鮮見報道。由于凍土環(huán)境地質(zhì)條件對熱棒路基的工程效果影響不盡相同，因此青藏鐵路對熱棒制冷效果的研究只是一種借鑒，更多的問題應(yīng)該結(jié)合柴木地方鐵路具體環(huán)境條件進行針對性研究，才能保證這種結(jié)構(gòu)形式的合理性和科學(xué)性，為長期可靠運營提供可靠的技術(shù)

2、支撐。
　　 本文在柴木鐵路連續(xù)兩年凍土區(qū)氣候環(huán)境和多年凍土地溫監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析了該區(qū)的寒區(qū)環(huán)境和凍土條件，通過現(xiàn)場試驗和分析計算，研究了熱棒應(yīng)用技術(shù)的各項參數(shù)、熱棒冷卻地基效果、柴木鐵路熱棒路基的長期冷卻效果及填土路基潛在病害溫度場及其應(yīng)對措施等各項內(nèi)容，取得了如下創(chuàng)新性成果：
　　 (1)通過柴木地區(qū)氣候環(huán)境和多年凍土地溫數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)有較強的年過余凍結(jié)能力和凍結(jié)數(shù)，接近甚至超過了青藏鐵路沿線部分地區(qū)；寒

3、季較深土層地溫(熱棒蒸發(fā)段主要埋設(shè)深度)高于柴木多年凍土區(qū)氣溫，具備熱棒應(yīng)用條件；
　　 (2)通過熱棒現(xiàn)場試驗研究，發(fā)現(xiàn)單支熱棒對周圍凍土具有較好的冷卻效果；在熱棒路基各路肩孔地表以下1.0m及更深土層負積溫總量遠遠大于天然孔處天然地表的負積溫值，熱棒路基結(jié)構(gòu)起到了冷卻、儲冷的作用；
　　 (3)在最大融化季節(jié)，熱棒實驗斷面坡腳孔相同深度地溫較無熱棒斷面低，而熱棒對路基的冷卻作用不明顯；與各自斷面天然孔比較，熱棒斷面淺

4、層地表各鉆孔地溫相對較低，體現(xiàn)了熱棒制冷作用，而無熱棒斷面各位置鉆孔與天然孔地溫非常接近，甚至高于天然孔地溫；
　　 (4)通過對熱棒實驗斷面的變形監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)無熱棒斷面路基變形隨著時間推移具有較大的波動性，其最大變形量可達236mm，熱棒斷面的路基變形相對較小，也較為穩(wěn)定，其最大變形量均值僅為53mm，說明熱棒路基具有更佳的穩(wěn)定性；
　　 (5)考慮年平均氣溫為-5.3℃，未來50年氣溫升高2.6℃條件下，數(shù)值

5、分析了普通路基與熱棒路基未來50年的地溫場變化規(guī)律，結(jié)果顯示，通過熱棒與非熱棒路基左、右坡腳和路基中心地溫對比可知，在未來50年，熱棒對凍土路基起到了很好的降溫效果，凍土地溫有明顯下降，最大融化深度有所抬升；
　　 (6)在考慮年平均氣溫為-5.3℃，每年氣溫升高0.052℃的條件下，對3m高度填土路基進行溫度場模擬分析，在未來20年里，路基基底均存在不對稱分布的融化盤，可能會造成填土路基縱向斷裂病害的發(fā)生；熱棒路基運行第4年，