高纬度寒区浅埋隧道的温度场及防寒抗冻探讨

专门针对东北高纬度寒区浅埋隧道冻害机理的研究较少,对东北寒区隧道进行了现场温度实测,讨论了东北高纬度寒区浅埋隧道的冻害形成机理和防寒抗冻措施.现场温度实测表明,传统的保温措施无法保证隧道不发生冻害,合理的防排水措施是高维度寒区浅埋隧道的主要防寒抗冻方法.建议在高维度寒区浅埋隧道全长设置中心深埋水沟、排水盲沟和保温侧沟,在冻结深度很大和月平均气温极低的寒区隧道排水设计中建议尝试使用顶进中心深埋水沟的施工方法,以降低工程造价及提高施工安全.中心深埋水沟直径应在80 cm以上,以保证维护的便利.根据洞口地形选择合理的出水口形式,且做好保温防冻措施.

高纬度寒区隧道施工热环境数值计算研究

通过建立施工通风隧道三维模型,利用fluent软件对某高纬度寒区隧道施工中洞内气温及洞口段围岩温度场全年变化规律进行了计算研究。结果表明,工作区全年最高气温达到33℃,最低气温为5℃;最冷月隧道非工作区气温均低于5℃;施工中洞口不会出现冻结现象。

高纬度寒区变电站接地网设计优化研究

对高纬度寒区冻土进行电阻率实地测量,根据实验结果建立土壤模型,得到冻土接地网的接触电压等参数曲线,同时进行正常和冰冻时期的数据对比分析,将接地网传统等间距分布方案优化为指数型分布,并在接地网适当位置布置地棒。结果表明,分路电流由400 A变为350 A,分路电动势由4 000 V变为3 500 V,该优化措施应用在冰冻期的哈尔滨市冰冻期变电站土壤模型上,将接地网改变为稠密的指数型分布之后最大接触电压下降了56.24%;在接地网四个角添加导体棒后最大接触电压下降3.01%,并达到安全标准。实例中哈尔滨市变电站为三层土壤模型,均方根误差为15.82%,相对于二层的降低了约4.71%,更符合实际,大大降低了接触电压以及单端的分路电流,保障了接地网的安全运行。

有压与无压烧结雪无侧限抗压强度对比试验研究

雪层烧结是全球高纬度寒区雪跑道建造的重要环节,是指雪颗粒间胶结强度随时间不断增长的过程。为确定压实雪层烧结时间设计值,并深入对比有压烧结和无压烧结雪层烧结强度变化规律,自主研发加压设备进行无侧限抗压强度试验。研究表明,无侧限压缩应力-应变曲线呈现有峰值强度和无峰值强度两种形式,有峰值的情况更易发生在高压和长烧结时间下。有压烧结时雪颗粒不断受到挤压,促进雪融化成水,有利于冰的形成,故雪的密度随烧结时间延长先快后慢不断增长,而无压烧结时密度基本不发生变化,进而造成有压烧结雪样的强度和弹性模量均大于无压烧结雪样。无压烧结15 d后雪的强度增长显著放缓,故雪跑道建设过程中,在烧结温度为-10℃左右,建议取15 d作为压实雪层烧结时间设计值。研究成果可用来指导雪跑道建造中雪层强度指标和变形指标的确定。