路堤块石自然对流特性的室内试验研究

通过室内试验,对青藏铁路路堤块石自然对流过程中风速场和温度场特性及其变化规律进行研究。结果表明:在初始控温一段时间后,风速场趋于稳定,对流涡包由无序状态逐渐发展为单胞状态;降温过程中,块石层内温度场的变化较规律,尽管对流涡包形状和大小稍有变化,但一直处于单胞状态,对流中心位于块石层中部;尽管温度场变化会引起风速场变化,但当温差达到一定值后,虽继续增大,最大风速基本不再变化,且仍位于块石层中部;自然调温过程中,由于产生热交换,块石层内温度场发生较大变化,块石层内整体温度升高,且温度场变化较混乱,风速场极不稳定,对流涡包由较为规则的单胞状态,逐渐进入无序状态。     

多年冻土地区路基变形特征及影响因素

青藏公路沥青混凝土路面修建后,增大了路基下多年冻土的吸热量,导致了多年冻土融化。多年冻土融沉变形在冻土路基变形中占主导地位,其发生、发展与冻土温度及工程地质特性等有关。通过青藏公路唐南地区路基变形监测数据,分析了路基变形的特征及多年冻土融沉变形的影响因素。     

高原多年冻土地区公路路基温度场现场实验研究

以多年来的现场实测资料为依据，阐述了高低温多年冻土地区，沥青路面基下的地温分布及变化过程，提出了冻土路基的稳定性与多年冻土圻平均地温之间的关系。说明了多年冻土地区公路路基温度场现场实验研究，在高寒地区公路修筑中的实际意义和重要性。     

沥青路面冻土路基的水分积累过程分析

为研究多年冻土地区沥青路面下部水分的累积情况,在青藏高原北麓河地区的沥青路面和砂砾路面下部进行不同深度和位置的原位水分监测。建立液态水分随时间变化的数据序列,计算2种路面不同位置的水分累积情况。结果表明:沥青路面路基中心、右路肩、右路肩与路基中心中间3个位置均在0.5～2.5m深度范围内和多年冻土顶板附近有明显的水分累积现象;受垂向和水平向渗流与水分迁移的影响,右路肩和路基中心位置水分汇集相对较多;随着沥青路面的使用,路基中心的水分将会不断增加;与砂砾路面相比,沥青路面对地面相对性质的改变减少了土体水分与大气交换的途径,加剧了土体中水分的累积,影响路基稳定性。     

青藏公路沥青路面下季节活动层的变化特征

青藏公路沥青路面下季节活动层的变化，既与天然地表有相似之处，也有差异之处。相同条件下，天然地表下季节活动层变化比较稳定，而沥青路面下季节活动层的变化一直处于不稳定状态，人为多年冻土上限不断下移，同时在季节活动层中出现融化夹层，这种特殊的变化过程与沥青路面修筑直接有关。通过热量分析，认为人为多年冻土上断下移和融化夹层的出现，归因于热量各界和冬季气候较暖，它阻碍了季节活动层冻结前缘下移，促进了多年冻土     

高原多年冻土地区公路工程地质研究

高原多年冻土地区特殊的工程持质条件的和冻融过程使公路工程地质研究具有较大的复杂性。本文通过地多年来青藏公路沿线冻土工程地质的雷达勘测结果，以前的研究总结和冻土钻探、坑探等资料，详细阐述了青藏公路沿线多年冻土特征，修筑沥青路面后冻融过程的变化，多年冻土对路基稳定性的影响。     

青藏公路多年冻土区热棒路基的设计计算

由于热棒路基具有良好的降温效果,在青藏公路多年冻土区得到了应用,但是关于热棒路基设计参数的选择,目前主要还是基于工程经验。笔者根据青藏公路楚玛尔河地区热棒路基的现场观测资料,详细给出了热棒一个工作周期内的产冷量及实际耗冷量的计算方法。在设计时可根据路基的使用年限和所要求的上限抬升值求得其耗冷量,选取合适的安全系数可进一步得到产冷量,由产冷量与设计参数的关系式,从而确定热棒的间距和基本参数(蒸发段长度、散热面积、直径)。     

青藏公路沥青路面下活动层的热状态分析

在工程活动影响下，青藏公路路面下活动层热状态与天然条件有着较大的差别，根据沥青路面和天然条件下活动层的热交换，活动层势交换都处于热积累过程，后者由于气候变化的结果，同时，沥青路面下活动层的热交换远大于天然地面，在活动层中形成融化夹层。通过沥青路面下水热效应和水平热变换的分析，给出了影响沥青路面下活动层热状态的主要影响因素。     

粒径对块石层自然对流特性影响的试验研究

用粒径为5～8,8～15和15～20 cm的3种块石分别填筑成块石层模型,在实验室内研究它们的空气自然对流特性。结果表明,在块石层模型下表面保持20℃而上表面从20℃降至-20℃的过程中,模型内均产生了Benard流,而且模型内空气自然对流的强弱与块石的粒径有关,粒径为15～20 cm的块石层模型内气流速度最大,约为2.2 m.s-1;粒径为8～15 cm的最小,约为1.5 m.s-1,这种变化主要是由块石层内热弥散效应以及块石与空气间接触面积的改变而引起的。控温方式对空气自然对流影响的研究表明,由模型上表面降温所产生的空气自然对流效应强于在块石层模型下表面升温,故在实际工程中,冬季块石层内的空气自然对流更易于发生。针对模型内空气流速计算值均比实测值小的问题,建议在进行多孔块石结构对流换热理论计算时,应考虑块石层模型的假设条件、热弥散作用、流动惯性以及空气热物性随压力的变化等的影响。     

青藏公路高温冻土区沥青路面下土体热动态分析

利用青藏公路多年冻土区温度的监测资料,分析了高温冻土区普通路基下冻土的热状态及其人为上限的演变特征,并与自然地表下的变化特征进行对比。结果表明:1)沥青路面近地表温度年增幅明显大于自然地表的温度年增幅;2)与自然地表下相比,沥青路面下深部(h>6m)土体具有较小的温度梯度,对外界热扰动敏感;多年冻土温度逐年升高,不利于路基的长期稳定;3)高温冻土路基下浅部土体,冻结期明显小于融化期。融化期时间提前至3月底4月初,而冻结期开始时间与自然地表下均为11月底;融化深度大于冻结深度;4)沥青路面下多年冻土人为上限逐年下降,下降速率快于多年冻土天然上限下降速率,并且在多年冻土顶板上部已经形成贯通的融化层,融化层厚度逐年加厚。