基于对流效应的寒区路堤块石层临界高度研究

为了研究块石路堤降温效应与块石层高度之间的关系,基于多孔介质自然对流理论和热传导理论引入了表征寒区块石路堤自然对流降温效应的自然对流指数,利用热传导温度分布函数获得了路堤自然对流指数随块石层高度变化的近似公式。分析表明:自然对流指数最小值对应于路堤块石层的最小高度,而其最大值对应于路堤块石层的最大高度。另外介绍了一种利用自然对流指数近似公式估算路堤块石层临界高度的方法,并具体给出了算例,最后进行了数值验算。结果表明:通过自然对流指数确定的临界高度可为寒区工程的路堤设计提供参考。     

略论寒区斜坡石流

根据A．H．博任斯基（Во-Жинский）等人的论文，对寒区山地斜坡石流堆积层（覆盖层）的成因，活动机理等主要问题作了比较系统的论述，并从全球变暖趋势将对斜坡石流今后的变化可能带来的影响作了初步的展望。     

高原寒区路基边坡保温板护坡应用

为研究保温板在高原寒区铁路路基边坡防护工程中的应用效果,在青藏铁路北麓河试验段进行了观测研究。试验工程采用泡沫玻璃板和草皮铺设路堑边坡,研究结果表明:泡沫玻璃板护坡在保温及延缓多年冻土退化方面均优于草皮护坡,利用其低的热导性(热阻)阻止上部热量进入下部土层,从而起到保护多年冻土的作用。     

导热系数对寒区隧道温度场时空分布的影响

寒区隧道温度场对其抗防冻设计至关重要，围岩和支护结构的导热系数对温度场时空分布具有显著影响. 以寒区公路运营隧道为计算模型，采用理论推导、现场实测、数值仿真等方法对寒区隧道温度场的时空分布受导热系数的影响规律进行了研究. 研究结果表明:在任意时间点，变温圈内各点的温度均随支护结构导热系数的增大而降低，且支护导热系数越大，同位置处的温度降低速率越小；在任意时间点，支护温度随围岩导热系数的增大而升高，围岩温度随其导热系数的变化呈现分区性；可将围岩变温圈分为Ⅰ区和Ⅱ区:Ⅰ区内的各点温度随围岩导热系数的增大而升高；Ⅱ区内的各点温度随围岩导热系数的增大而降低；时间越长，Ⅰ区和Ⅱ区分界线的斜率和截距越大. 研究成果可为寒区隧道的抗防冻设计及选线提供借鉴和参考.      

利用地温能的隧道保温加热水沟技术经济分析

为根除严寒地区冻害对隧道运营安全的危害,内蒙古博牙高速公路扎敦河隧道首次应用利用地温能的隧道保温加热水沟技术。该技术通过封闭的热交换管路提取隧道中部围岩地温能,经地源热泵设备提升后,利用供热管路对隧道保温水沟进行加热。与深埋中心水沟和防寒泄水洞相比,保温加热水沟施工工艺简单,对施工进度和隧道结构安全均无影响,施工期间排水通畅,不易被施工污水堵塞,隧道施工环境好;保温加热水沟的前期工程建设投资和后期运营维护费用均低于深埋中心水沟和防寒泄水洞。     

浅谈寒区水泥混凝土路面快速修补技术

由于黑龙江省四季温差比较大,夏季炎热多雨,冬季寒冷多雪,冬季下雪融化后极易在路面表面结冰。因为频繁的清扫冰雪工作将消耗了大量的人力和物力资源,所以许多道路养护相关部门使用了除冰盐(或融雪剂)来减轻对道路养护所带来的工作压力,非常容易造成路面表层水泥浆的脱落,进而使路面表面形成"麻面"或坑槽现象。因而,开展针对寒区水泥混凝土路面的快速修补技术的研究与探讨。     

寒区公路隧道温度场及保温层的研究

随着寒区公路隧道的不断增多,寒区隧道的保温问题也受到广泛重视。为了分析计算此类隧道施工过程中的温度场,验证寒区隧道保温设计的必要性,确定保温设计的经济性和有效性,文章以某市西山隧道为背景,结合东北冻土的热力性质特点,利用大型有限元计算程序Ansys,对寒区隧道进行了模拟分析,并且将计算的理论数据与实际测定的数据进行对比,分析隧道开挖后围岩温度场的分布、初期支护以及二次衬砌的温度变化过程,对隧道保温效果进行评定。数据对比表明,将保温层设置在二次衬砌外侧是比较合理的,但在东北寒区,对于断面半径达7m的大断面隧道,仅使用40 mm厚的PU硬质聚氨酯泡沫板作为保温材料是不合理的。为使设计经济合理,保温材料在径向上可以采用不同的厚度。     

Influencing Factors of Compression Strength of Asphalt Mixture in Cold Region

针对寒区低温特点,对沥青混合料进行室内单轴压缩试验,分析温度、油石比、沥青种类和级配对混合料抗压强度的影响.结果表明,混合料抗压强度随温度的升高而降低；对比不同最大公称粒径的沥青混合料的抗压强度可知,SBR改性AC - 16混合料的抗压强度高于AC - 13；存在对应于抗压强度达到最大值时的最佳油石比,约在6.0％～7.0％之间；SBR改性沥青混合料的低温抗压性能明显优于l30#道路石油沥青混合料.混合料抗压强度值的对数与温度及油石比的关系符合二元一次函数关系.用SPSS相关分析方法分析各影响因素对混合料抗压特性的影响程度可知,温度和沥青种类对抗压强度影响较大.     

考虑相变过程岩体孔隙率对寒区隧道温度场时空规律影响研究

为研究寒区隧道围岩在持续低温作用或冻融循环作用过程中，考虑岩体相变过程中多相体各组分变化引起的岩石热学参数差异对围岩温度场时空变化规律的影响，利用已有岩体未冻水含量研究成果，进一步推导不同孔隙率下岩体的热学参数计算公式。基于多孔介质模型建立考虑相变过程的围岩温度场计算模型，分析考虑潜热时不同孔隙率下围岩冻结缘的空间形态变化规律，及相变过程对温度场的影响。研究结果表明： 1）饱和岩体孔隙率越高，对岩体整体热学参数影响越大； 2）低温持续作用围岩时，冻结缘向围岩深处移动并不断变宽，其宽度与其深度呈线性关系； 3）饱和围岩孔隙率对冻结缘移动速度影响较大，但对其宽度基本无影响； 4）由于相变潜热，岩体在冻融循环过程中围岩温度时程曲线出现不对称阶梯状形态，且其阶梯形状宽度与围岩孔隙率呈正相关； 5）冻融循环过程中，升温及降温过程中冻结缘临近岩体温度梯度存在差异引起的传热效率不同直接导致升温、降温时程曲线的不对称性特征出现； 6）沿硐室围岩径向向外，各处围岩体的温度时程函数与加载的温度函数存在着振幅衰减和相位滞后的现象，且岩体孔隙率越高该现象越明显。