透壁通风管路堤的降温特性研究

通过不同因素对透壁通风管路堤降温特性影响的室内试验研究,结果表明,透壁通风管的开孔率对路堤降温效果的影响比较明显,总体上,随着管壁开孔率的增大通风管路堤降温效果也随之增强,由于透壁通风管通风期间水分蒸发而产生蒸发耗热,从而使路堤土体温度降低,通风管材料对降温效果也有一定的影响,另外透壁通风管路堤仅负温通风时的降温效果整体上强于整个温度波动期间均通风时的降温效果。     

透壁通风管路堤降温效应的室内试验研究

介绍了研究透壁通风管路堤降温效果的室内试验方法,对100cm×60cm×100cm尺寸的不同通风管路堤试样进行了实验研究。结果表明,采用透壁通风管能明显增强路堤的降温效果,而只在负温期间通风的透壁通风管路堤降温效果更为显着,路堤在通风管进风口附近的温度变化幅度以及负温区域的范围都明显大于通风管出风口处,形成了路基温度场沿着风向的不对称分布。     

透壁式通风管–块石复合路基降温效果模型试验及数值模拟

为研究透壁式通风管–块石复合气冷路基的降温效果,针对年均气温-3.5℃,平均风速2.5 m/s,主导风向为西北方向的高原环境条件开展了室内模型试验,对比分析了单一块石路基和透壁式通风管–块石复合路基的孔隙空气对流速度、特征点地温及模型整体温度场变化过程。试验结果表明:在透壁式通风管的疏导作用下,通风管与块石层复合结构能够起到强化路基体对流的效果,复合路基块石孔隙中的空气流速比单一块石路基提高约20%,使得复合路基模型底部的降温幅度是单一块石路基模型的2.2倍。建立了透壁式通风管–块石复合路基数值计算模型,对通风管内空气流速分布、路基温度场变化进行了预测分析。结果表明:空气流速在通风管中心达到最大值4.06 m/s,在管壁处流速出现跃变陡降,在块石介质区域里速度的数量级为10-1,与室内试验的结果较为一致。模型试验和数值计算结果均表明复合路基能够起到储存冷量、降低下伏多年冻土地温的作用。     

折线形通风管对陡坡冻土宽幅路基降温效果研究

在永久冻土段修建宽幅路基需解决高寒、高海拔、高纬度等恶劣因素所造成路基不均匀沉降、纵向裂缝、道路翻浆等严重工程病害问题。以新疆中天山冻土段为例,现场试验观测数据为基准采用数值计算方法;研究曲线型通风管结合碎石层复合路基制冷效果。研究结果表明：半挖半填路基温度场横向差异明显,在20个运营年后,左路肩与路基中心处最大融深相差3 m;在第20年时,折线形通风管路基冻土上限为1.45 m相对普通路基提高了6.55 m。折线形通风管路基在第10个运营年后,路面以下4 m处-1.8℃等温线形成一个冻结区域,并在之后的5年内沿着路基横向与坡向发展。     

可调控通风管路基的降温效果

可调控通风管路基是一种理想的保护高温冻土的工程措施。针对青藏铁路高温冻土段存在的冻融问题,考虑太阳辐射和附面层对边界条件的影响,通过对传统和可调控通风管路基进行详细的数值仿真分析,结果表明:可调控通风管路基在夏季(8月份)0℃的等温线比传统的通风管路基要高,说明其冻土上限抬升较高,冻土会得到更好保护,并且其路基下面也不会出现融化盘;冬季(3月份)-4℃的等温线传递深度要比传统通风管路基深,其对路基基层冻土的降温速度和冷却效果要明显优于传统的通风管路基。     

青藏铁路北麓河试验段通风管路基工程效果初步分析

针对青藏铁路北麓河试验段通风管路基结构的工程效果,基于试验路基在第一个冻融循环周期内的温度监测资料,初步分析了路基温度的发展与温度场分布特征,并对通风管铺设位置、高度等的影响进行了初步分析.结果表明,通风管在路基具有保护多年冻土的作用,同时,管径较大的通风管工程效果相对较好,通风管埋设位置低的路基工程效果要优于通风管埋设位置高的路基.     

青藏铁路块石路基结构的冷却效果监测分析

块石路基是青藏铁路积极保护多年冻土极为重要工程措施之一,60%的高温高含冰量路段采用了这种工程措施。通过对青藏铁路沿线块石路基下部土体温度监测分析,块石路基正在积极地发挥冷却路基的工程效应,极大地促进了多年冻土上限的抬升,但也引起了多年冻土温度升高。多年冻土温度升高随着工程热扰动的降低和块石路基"冷量”积累,已逐渐被抑制。然而,对于低温多年冻土来说,块石路基下部多年冻土上限附近温度有了较大的“冷量”积累,多年冻土正在朝着有利于热稳定方向发展。对于高温多年冻土来说,尽管多年冻土上限也得到了较大幅度的抬升,但升温过程和土体年收支的不平衡都在朝着不利于多年冻土热稳定方向发展。块石路基结构在高温多年冻土区适应性问题仍值得讨论,应采取相对应的补强措施,确保高温多年冻土区路基稳定性。     

对青藏铁路多年冻土区路基施工的认识

通过对青藏铁路多年冻土区路基施工特点的分析，提出对青藏铁路多年冻土区路基施工的认识。指出解决多年冻土，是青藏铁路施工成败的根本。     

青藏铁路北麓河试验段块石路基与普通路基的地温特征

基于青藏铁路北麓河试验段块石路基与普通路基3个完整冻融循环周期内的地温数据,对比分析了两种路基下原天然地面处与原冻土天然上限处的地温变化过程以及路基不同部位下部土体的地温年际间变化过程。试验结果表明:块石路基下降温趋势明显且低于普通路基,原天然地面处低0.4～0.9℃,原天然冻土上限处低0.3～0.6℃。块石路基下部土体降温范围与降温幅度均大于普通路基,块石路基右路肩下部土体降温范围大于普通路基3 m,块石路基中心下部土体降温范围大于普通路基2 m。块石路基下部土体通过块石层与外界气体发生热交换强度不一致,右路肩下部最强,路基中心下部次之,左路肩下部最弱。     

青藏铁路碎石路基最佳粒径的数值试验研究

冻土地区铁路碎石路基内的换热问题可以看成是多孔介质中的对流传导问题。本文假设碎石与路基内部的空气处于热平衡状态，且Boussinesque假定成立。依据多孔介质的质量守恒方程、能量方程及动量方程，并用有限元法离散，建立了碎石路基的数值模型。利用该模型对目前碎石路基设计所关心的几种主要粒径的降温效果进行了数值模拟。结果表明：9cm粒径的碎石路基降温效果最好，空气对流在整个碎石层内发生，碎石层上部温度场呈现非线性特征，路基底部的降温幅度可达1．18℃，空气流速为0．73m/h；而6cm粒径的降温效果次之，路基底部降温0．78℃，空气流速为0．21m／h：3cm与15cm粒径的降温效果较差，对流基本上在路基上部发生，路基底部的对流很弱，降温幅度分别为0．21℃和0．28℃，空气流速接近于0。初步的研究表明，9cm粒径的碎石在碎石路基设计中可优先采用。     

自动温控通风路基应用效果分析

自动温控通风路基是“冷却路基”的一种有效措施，并经历了青藏铁路北麓河试验段半年多的现场检验。结果表明，对于30，40cm两种管径的通风管在实施自动温控系统控温后，分别使原多年冻土上限抬升0．3，0．7m，到达最大融化深度的时间均提前20d，延长路堤的放热时间约1个多月，分别降低通风管下部平均地温1．2℃，1．7℃，降低路基底部地温0．5℃，0．7℃。通过热计算，在进入多年冻土含土冰层热通量最大月份，自动温控通风路基降低热通量约一半左右。通过2种管径的降温效果对比，30cm管径的降温效果略好于40cm管径的降温效果。自动温控通风路基结构中路堤降温速率大于通风路基的主要原因在于自动温控路基具有降温机制。     

青藏高原多年冻土区冷却路基技术现场实效监测研究

以青藏铁路现场实体工程为背景，选用块石路堤、块石护坡和通风管路堤主动冷却措施进行现场实体工群试验，通过对路基内温度场的监测，研究这些措施对保护冻土的作用及效果。分析结果表明，2个冻融周期后，块石护坡路基、通风管路基和块石路基均具有一定的调节降温作用，有利于下覆多年冻土的保护。但是冻土上限的抬升需要消耗下部土体的冷能来实现，说明冻上路基温度场还处于不稳定阶段。     

封闭与开放抛石路堤降温效果及机理对比试验研究

在多年冻土地区道路工程的修筑与维护中，所面临的最大问题就是冻土问题，抛石路堤对其下伏土体具有冷却降温的作用已得到公认。通过室内试验比较分析了封闭与开放抛石路堤结构降温效果及降温机理差异。试验结果表明：开放结构降温速度快，而封闭结构对外界温度变化相对不敏感，比较而言降温速度较慢，但从长远来看，在试验条件下，其降温能力要强于开放结构。同时，对抛石层顶底温差与其顶部温度变化关系以及抛石内温度场特征的分析，发现两种路堤结构在降温机理上存在着明显差异，封闭结构主要依靠内部空气自然对流强弱变化引起等效导热系数的变化来实现对其底部土层的降温作用；开放结构则主要依靠外界低温风的作用在其内部形成强迫对流，以强化传热的方式来实现降温。但实际工程中由于多种因素的影响往往导致两种对流方式同时并存，因此对于年平均气温低于0℃的多年冻土区而言，两种抛石路堤结构均应具有良好的应用前景。     

采用粘土固化浆液进行岩溶路基注浆加固试验研究

粘土固化浆液用于岩溶路基注浆加固具备施工成本低、工艺简单易行、堵水防渗及抗震性能好等诸多优势。通过室内试验研究了采用该浆液进行岩溶洞穴路基水平注浆加固的可行性及相应的注浆材料配方。粘土固化浆液注浆形式为渗透注浆，其最佳配比为：粘土泥浆漏斗粘度30s以上，水泥加量为5％～15％，水玻璃加量为1％～5％，固化剂加量为1％～3％。在洛湛铁路实际工程应用中的结果表明其技术经济效应良好。     

多年冻土场地路基地震加速度反应谱特性研究

多年冻土场地路基及与之相关土工构筑物的抗震己成为以往研究不足、而目前道路建设中又必须尽快解决的重要工程问题之一。以在建的青藏铁路工程的抗震设计与地震加固为应用背景，基于若干种较为典型的冻土场地路基工况，采用非水平场地土体(土工结构物)地震反应分析的二维动力有限元法，分别输入E1 Centro波及天津波，开展多年冻土场地路基地震加速度反应谱的研究工作。研究表明，在高频E1 Centro波和低频天津波输入下，无论冻土层存在与否，路基地震加速度反应谱均主要表现为高频脉冲型，反映了路基的地震冲击型破坏作用；当输入高频E1 Centro波时，在中、低频段，含冻土层路基的地震加速度反应谱较不含冻土层路基的地震加速度反应谱大；而在低频天津波输入下，冻土层存在与否，对路基地震加速度反应谱的影响较小。与不同的场地地形条件相比，输入地震波频率的不同，对冻土路基地震加速度反应的影响更大，尤其是当存在融沉盆时更加剧了路基的地震加速度反应。     

某工业设备间通风方案的数值模拟与优化

合理的气流组织,有利于改善室内通风效果。利用CFD技术,对某设备间的四种通风方案进行了数值模拟与分析,得出了四种方案在水平和垂直方向上的温度分布规律,并以工作区平均温度作为评价指标,比较了四种方案的通风效果。研究结果表明,采用下送上排的气流组织形式,可以降低工作区平均温度1.3℃,取得更好的通风效果。其研究结果,可供相关工业建筑通风设计参考。     

连续T构箱梁桥竖向降温模式的试验研究

以黑龙江省三股线高架桥的实测温度数据为依据,对竖向温度梯度的变化规律进行了研究,得出了该桥的竖向降温模式,并对本文研究的降温模式和公路桥规规定的竖向降温模式产生的温度自应力及外约束应力进行了计算与对比分析。分析结果为今后该地区桥梁的设计和施工提供了理论依据。     

拓宽黄土路基湿化破坏机制模型试验研究

 为研究拓宽黄土路基浸水湿化破坏机制与模式,在土工离心机上设计并安装位移量测系统,以西安—潼关高速公路拓宽工程为研究载体,建立与实际应力相符的离心试验模型;针对浸水湿化后黄土拓宽路基的沉降变形规律和破坏形式进行研究,基于试验结果开展高填方黄土路堤破坏机制的讨论。研究结果表明,拓宽路基坡脚处高含水量对拓宽黄土路基稳定性影响极为显著,在地下水位较浅处的地带,强降雨天气或地下水位骤升所引起的拓宽路基荷载下黄土地基的局部失稳会极大威胁上部拓宽路基的安全,浸水破坏滑裂面的形成是一个渐进破坏过程。由于地基局部湿软,抗剪强度降低,地基的起始剪切破坏发生于老路坡脚处,一旦产生过大的变形量将会引起整个路基自上而下的滑移。地基破坏时的滑动面近似为圆弧状,建议采用裂隙圆弧法对拓宽荷载下地基进行稳定性评价。试验结果还表明,新老路基拼接带土体中的加筋材料起到裹附作用,可增强路基的板结效果,形成有效的土拱效应,这样就充分利用路堤填料本身的刚度,调整地基的沉降变形。