填土高度对冻融区填石通风路基沉降变形的影响分析

本文针对新藏公路高海拔冻融区填石通风路基不均匀沉降病害频发问题,充分考虑该地区气温、太阳辐射、风速以及“阴阳坡”等边界条件,建立热-力耦合有限元数值模型,研究了填土高度分别为0.5、1.5、3.5 m时,填石通风路基的沉降特性。结果表明:冻融区道路不同位置温度场存在较大差异,阳坡侧温度全年最高,温度远高于其他位置,天然地面与阴坡侧温度较低。提高填石通风路基上侧填土高度能够改善道路前期沉降问题,如3.5 m填土高的路基沉降差仅为0.5 m填土高的1/3倍,对应的横向沉降差仅为1.16 m,但过高的填土由于“阴阳坡”效应易导致路基产生较大的不均匀沉降。

透壁通风管对青藏铁路路基的冷却效果试验初探

路基通风作为一种积极主动保护冻土路基的冷却调控技术受到人们的广泛关注与重视,该方法能有效地抬升多年冻土上限,保护冻土路基的稳定性。目前的路基通风一般采用路基内预埋实体混凝土管或PVC 管,管壁不能透风,主要通过管内空气流动和热传导方式达到冷却路基的目的。一种管壁开孔、可以透风的新型通风管——透壁通风管,既可以使低温的自然风通过管道运动降温;还因管壁透风,低温的冷空气可以透过管壁的大孔眼穿透到通风管周围的介质中,直接与其进行传导换热和对流换热,改变普通通风管单一的管壁传导换热模式,从而可更为有效地促使路基内热量的散失。为探索透壁通风管在青藏铁路路基中的实际作用效果而进行了青藏铁路透壁通风管路基初步试验。该试验路基短期监测资料的初步分析结果显示:透壁通风管对青藏铁路路基具有较好的冷却能力,可在一定程度上抬升冻土上限;透壁通风管路基经填土级配优化后效果更好,但其长期效果的显现还需经过若干个周期的长期监测和资料的进一步分析。

双能量方程在通风路基多孔介质中的应用

把通风路基看成是一种多孔介质,运用局部非热平衡模型,对通风路基中空气与土粒之间的对流热交换进行数值分析,从而得出通风管风门开启与关闭的最优时间区段,为通风路基的设计提供理论依据。

通风路基温度特性的有限元分析

利用焓式有限元方法对各路基的温度特性进行了三维数值分析,并通过对比分析得出:透壁通风管的降温效果最好,非透壁通风管的降温效率次之,普通路基的降温效率最差。

青藏铁路高原多年冻土区片石通风路基

抛填片(块)石通风路堤具有保护多年冻土的作用,根据高原多年冻土区路基常见病害及青藏铁路试验路基设计原则,初步探讨并预测该路基结构的适应性,并在清水河试验路基段进行了实践应用,给出了保护效果的定量描述。

青藏铁路通风路堤室内模型试验研究

正在建设中的青藏铁路即将穿越 5 5 0km的多年冻土区 ,冻土问题是青藏铁路面临的首要工程问题。出于铁路建设中保护冻土的原则 ,对通风路堤这一新的、主动保护冻土的路堤结构形式进行了几何相似比为 1∶4的大型室内试验 ,试验所得的路堤土体温度场分布及土体温度的变化结果表明 ,通风路堤能够有效地降低路堤土体的温度 ,从而达到保护天然地基冻土的目的。但是 ,温度场的分布在通风路堤内并不对称 ,及沿路堤中轴线的两侧左右不对称 ,这样可能会影响到下伏冻土温度的差异 ,从而引起不均匀冻胀、沉降变形。另一方面 ,暖季较高的气温条件下 ,通风管两端的进出口需要堵塞或关闭 ,以免造成土体吸热量较多而引起较大的沉降 ,但由于青藏高原很短的融化期 ,这一影响还有待现场试验工程的验证。

青藏铁路建设中的冻土工程问题及其应对措施

介绍青藏铁路格拉段沿线多年冻土的基本特征,评价多年冻土地区的不良工程现象及其危害性,阐述青藏铁路穿越多年冻土区所遵循的指导思想以及所采取的主要工程措施,提出在新的条件下针对多年冻土地区路基工程进行综合保护措施的观点和对多年冻土地区铁路进行终生监测的建议。

路基宽度对多年冻土区透壁式通风管-块石复合路基降温效应的影响

多年冻土区公路路基大多属高温冻土、极易受工程的影响产生融化下沉,多年冻土区宽幅公路聚热效应尤明显,路基宽度的增加会导致路基病害加重,路基稳定性问题已成为青藏道路工程建设亟待解决的关键问题。透壁式通风管-块石复合路基是一种主动降温措施。为研究其在宽幅公路的冷却效果及路基宽度的变化对路基降温效应的影响,基于块石层和通风管中空气的流速场和多孔介质传热的温度场的特征,采用两相物理场耦合关系,在考虑全球气候变暖以及路基两侧阴阳坡的条件下对宽幅公路透壁式通风管-块石复合路基的温度场进行数值模拟,分析路基施工后10年间的降温效应。研究结果表明:相较于素土路基,透壁式通风管-块石复合路基在路基下侧形成稳定冰核,对宽幅公路的冷却效果更为显著,宽度对路基的风速场和温度场影响明显。路基宽度增大,透壁式通风管风速减小,块石层风速增加,冰核面积及其下移深度增长速率变小,路基稳定时间加长,透壁式通风管-块石复合路基的降温效应逐渐减弱。当路基宽度大于32 m时,块石层风速增长速率明显放缓,低温区域面积增长速率及边缘深度下移增长速率下降,路基稳定时间延长,零温线上升高度减小。

“U型”通风路基在青藏高原冻土区的应用研究

青藏高原冻土由于气候变暖、人类活动加剧等原因冻土线下移,造成冻土区公路病害严重,达不到使用年限,为了提高其耐久性,冻土区公路采用"U型"通风路基,主动保护路基下冻土,达到提高冻土区公路耐久性目的。