青藏公路热棒路基降温效能

为了分析多年冻土区热棒路基的工程效果, 定量评价其降温效能, 基于青藏公路热棒路基试验工程近11年的现场监测数据, 分析了热棒路基的地温特征、温度场形态和冻融过程, 估算了阴阳坡影响下热棒附近的水平热收支状况。建立了空气-热棒-冻土地基三维非稳态耦合计算模型, 分析了不同结构形式(单侧直插式、单侧斜插式、双侧直插式与双侧斜插式)的热棒路基的降温效能。
实测结果表明: 在热棒作用下, 阳坡侧路基地温可降到-1.5℃附近, 较普通路基地温降低约3.0℃, 阴坡侧路基地温最低达到-2.1℃; 热棒路基经过11年的营运, 阳坡侧冻土上限抬升约0.95m, 基本达到天然地基水平; 阴阳坡两侧热棒的年平均实际功率分别约为69.80、54.07 W, 且热棒路基在最初5年传递能量较大, 第6年后逐渐减小, 此后路基的热状况进入相对稳定的状态。计算结果表明: 双侧直插式热棒路基与双侧斜插式热棒路基第20年冻土上限分别为2.88、1.88m, 而单侧直插式热棒路基与单侧斜插式热棒路基第20年冻土上限分别为3.84、3.46m, 因此, 双侧热棒路基的长期降温效果明显强于单侧热棒路基, 斜插式热棒路基强于直插式热棒路基; 单根热棒的年平均功率为47~56 W, 与试验工程监测结果较为吻合。