多年冻土路基地温监测及热棒降温分析

为了研究多年冻土区地温变化规律及L型热棒温度调控效能,以公路热棒群降温工程措施为研究对象,通过热传导理论和非线性分析方法,建立了不同监测时段的地温波动预测模型,评价了利用热棒工程措施处治试验段多年冻土路基的降温能效。研究结果表明:热棒作用范围较大,有效影响半径可达5.25m。不同监测时段的冻土地温变化规律略有区别,深度在6m范围内,各测孔地温变化最大降幅达82.1%,6m以下深度范围内,地温逐渐趋于0℃以下。热棒作用初期,多年冻土路基横向地温呈差异化分布,但随着热棒温控效应的增强,有效影响半径内温度调控效果明显,横向地温分布差异性减弱,逐渐趋于较稳定的年平均地温。多年冻土区地温预测值与实测值相关系数均在0.99以上,预测效果良好。研究成果可为冻土路基地温预测、变形监测和降温措施制定提供借鉴。

煤矸石层降温的数值模拟方法研究与验证

为了研究煤矸石组成的多孔介质内部热传导规律与热棒工程降温效果,并对其降温进行评价。以OpenFoam中Volume of Fluid(VOF)两相模型为基础,通过植入热传导与相变方程的方法来实现2种不同状态物质之间(热棒材料与煤矸石)的能量传递过程。与实验进行比较,结果表明:该模型与实验测试的误差较小,能够全方位反映稳定工况时地层区内部温度。可通过数值模拟调节求解器中热棒的冷源温度来进一步实现调控煤层温度内部的变化。有助于进一步应用到更大范围或复杂工况的煤矸石层降温工程,以快速实现矸石工程降温的工程效果的数值分析评价。