多年冻土区聚苯乙烯隔热公路路基温度场数值分析

为了研究随外界环境条件改变聚苯乙烯(EPS)冻土路基温度场变化特征,运用ABAQUS有限元分析方法,对多年冻土区EPS隔热路基的温度场进行了数值模拟.计算时采用改变EPS铺设位置,模拟路面下多年冻土季节最大融深在路基修筑完工后8 a内随时间的变化.通过对计算结果分析得出,在多年冻土区路基中铺设保温材料对路面下多年冻土具有明显的保护作用.当EPS铺设在路堤底部时,路堤温度场分布比较均匀,路堤内部都为正温,在EPS板下,路基温度都为负温,说明EPS有效阻止了边坡和路面传入的热量.因此,如果要修筑EPS隔热路基,应将EPS板铺设于路堤底部.     

温度周期波动时自然对流对块石导热系数测定的影响

分析了开放系统和封闭系统块石试样内部的热传输机理。数值计算和实验结果都表明,在较大的表面温度波动条件下,封闭系统的块石试样中有一定的自然对流效应产生,其降温效应随时间具有累加性,但在试样上部分中热传导占支配地位,使得试样内温度波的振幅衰减与指数规律符合较好。因此,确定路堤、护坡块石的导热系数可以采用封闭系统的细长试样。     

钢波纹管涵洞力学性能的有限元分析

金属波纹管涵具有施工工期短、造价低、对地基扰动小、对基础要求低、适应变形性能好等优点,特别适用于边远地区和多年冻土、软土等特殊地基区域的道路涵洞工程.目前,作为一种新型的道路涵洞形式.对钢波纹管涵洞进行野外现场力学性能测试存在许多局限性,为了克服其局限性,本文在钢波纹管涵洞野外现场力学性能测试的基础上,利用有限元力学分析程序对钢波纹管涵洞的受力变形作计算分析,将计算结果和野外现场实测值进行比较分析,建立合理的有限元力学模型,运用有限元法系统地分析钢波纹管涵洞的力学性能成为可行.     

青藏高原铁路多年冻土路堤的碎石层高度

分析表明路堤尺寸、形状和边界形式对碎石路堤自然对流效应的发生有显著影响,需要根据具体工程要求来确定路堤的压力边界条件.对4种压力边界情况的碎石路堤自然对流进行了数值计算,显示透气边界的碎石路堤自然对流降温效应为最强.最后,通过引入自然对流指数,提出了实际冻土路堤碎石层填筑高度的确定方法,具体给出了粒径为2cm~4cm、4cm~6cm、6cm~8cm和8cm~10cm的碎石层填筑高度,并对粒径为6cm~8cm的碎石层填筑高度进行了实验验证,结果表明,通过自然对流指数所确定的碎石层高度对实际冻土路堤工程的设计具有参考价值.     

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。     

碎石铺设位置及粒径对路基降温效果影响的室内试验

为了考察粒径及铺设位置对多年冻土区碎石路基降温效果的影响,采用碎石、卵砾石和砂砾石三种材料在单一结构、复合结构和混合结构三种情况下,在尺寸为50 cm×50 cm×65 cm 的绝热箱体内进行了顶面气温周期性波动的一维传热试验。试验结果表明,碎石粒径为2⁴ cm、4⁶ cm、6⁸ cm 和10¹5 cm 的单一结构碎石体中均可产生自然对流机制,其中以碎石粒径为4⁶ cm 的碎石体降温效果最佳。采用不同粒径的混合结构或有上覆砂砾石和卵砾石层的复合结构都将削弱降温效果。碎石体的平均温度随碎石厚度增加而降低。为充分利用自然对流机制,多年冻土区应采用单一粒径为4⁶ cm 的碎石铺设路基,不应采用不同粒径的混合结构。碎石层应铺设在路基顶面。     

冻土路基护道地温特征研究

一般地区路基工程设置护道是从边坡的力学稳定性方面考虑的，青藏公路整治改建期部分路段设置护道隔阻路基坡脚处积水，护道因具有保温作用而被称为可保温护道，青藏铁路建设参照青藏公路也设置了保温护道。为研究护道对冻土路基温度特征的影响，根据青藏公路试验工程地质特点，运用数值模拟方法计算路基温度场，并进行试验工程测温孔实际观察数据的对比分析，系统地研究了冻土路基护道地温特征变化规律。研究结果表明：设置护道对人为上限、年平均地温及融化盘等路基地温特征影响有限，但融化深度、年平均地温均表现为增大趋势；高温冻土区护道会加剧路基下冻土退化；冻土路基护道不应作为提高路基热稳定性的主要措施。     

含水率和温度对高含冰量冻土力学性质的影响

对青藏高原粘土在温度为-0.5～-6.0℃，含水率为30.0%～80.0%条件下，进行了一系列的三轴抗压强度试验，分析了不同加载条件下高含冰量冻土的强度随围压、温度和初始含水率的变化规律，发现其力学性质与初始含水率和温度有密切的关系，在温度低于－1℃时存在最不利含水率。同时发现相同温度下，强度随围压变化不大，故可以用Mises准则作为其强度准则。给出了随温度、含水率变化时，高含冰量冻土的Mises准则的表达式。采用塑性功作为硬化参数，得到了高含冰量冻土的弹塑性本构模型。与试验值对比表明，该模型能够比较准确地反映高含冰量冻土的应力应变规律。     

高原多年冻土地区SBR改性沥青路面应用研究

针对青藏公路多年冻土地区海拔高、气温低、昼夜温差大、施工周期短的特点，采用SBR改性沥青提高沥青和沥青混合料的低温抗裂性能及抗冻水稳性；通过提高沥青标号，加大沥青用量，解决青藏公路低温开裂这一主要病害。现场试验及大面积铺筑均取得良好使用效果。