青藏铁路多年冻土区热棒路基的冷却效果三维有限元分析

为研究热棒对多年冻土区路基的冷却效果,根据青藏铁路试验段的路基设计资料及青藏高原的气候条件,分别对热棒间距为3,4,5和6 m的热棒路基进行了三维数值计算。根据计算结果,对以上4种条件下的热棒路基地温场分别在竣工后第1年、第10年和第30年的10月份沿路基横向和纵向的分布规律行了对比分析,并对在气候升温条件下的地温场发展趋势进行了预测,在以上分析基础上研究了间距4 m的热棒对路基的有效冷却范围。结果表明,热棒对路基有明显的降温作用,且在长期运营中热棒可以保证路基的稳定;随着热棒间距的增大,热棒对周围土体的整体冷却效果逐渐减弱,对于青藏高原试验段中的地质气候条件和热棒类型,其有效冷却半径约为2.0 m左右,热棒之间合理间距不应超过4.0 m。