多年冻土区热棒路基应用效果

为了研究热棒在青藏公路多年冻土区的应用效果,基于楚玛尔河试验监测场地8年的地温观测数据,以水平温度梯度为指标,分析了不同时期热棒的有效半径。为了提高热棒的调控效果,拓展热棒的使用范围,满足宽幅路基强吸热的使用要求,依托北麓河与安多2个试验监测场地,分析了热棒-XPS板路基与热棒-片块石路基地温监测数据。分析结果表明:热棒工作1年后的有效半径约为2.3m,此后,随着热棒工作时间的增加,热棒影响范围逐渐增大;在热棒工作的前5年,地温降幅明显,周围土体地温降幅都基本维持在0.5℃以上,之后每年降温较小,这主要是由于外界环境温度升高,气温与地温的温差逐渐减小,热棒工作的动力逐渐衰减引起的;在热棒工作的8年中,由于热棒的持续制冷作用,热棒路基的人为上限基本不变,而普通路基同时期人为上限最大降低约为80cm;热棒-XPS板路基从6月份开始,XPS板上下温差不断增大,最大温差约为17℃,有效阻隔了暖季大量热量向板下传递;热棒-片块石路基通过2年的调控作用,地温最大降幅为0.51℃。     

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。     

热棒技术在伊春岛状冻土路基上的应用

详细介绍了热棒技术在伊春地区岛状多年冻土路基处理技术中的应用情况,经过一年来的长期观测效果说明,热棒技术在解决岛状多年冻土上限稳定方面具有较好的效果。     

热棒路基降温效应的数值模拟

基于青藏公路冻土路基病害整治热棒试验工程,建立热棒路基的等效传热模型,运用有限元方法对其进行数值模拟,研究青藏公路环境条件下热棒的工作周期、工作状态与作用半径,并通过对试验工程2a观测数据分析,对比研究热棒在冻土路基中的降温效应。研究发现,热棒在约为5个月的工作周期内并非连续工作而呈波动式,实际工作时间为工作周期的2／3;热棒路基冬季降温效果明显,有利于路基土体冷储量增加,提高路基热稳定性;热棒在路基中的降温强度,水平方向随距离增大而衰减,有效作用半径为2．25m,深度方向在热棒蒸发段最大,降低上限附近季节融化层冻土热融敏感性。结果表明,青藏公路热棒试验工程中其间距采用4．0m是合理的,路基双侧设置热棒优于单侧,热棒向路基中心斜置更好。     

高海拔多年冻土区砂石路面公路的路基温度场特征

为了研究修筑公路对高海拔多年冻土层热状态的影响，开展了新藏公路多年冻土区路段沿线病害调查，在海拔5 400 m地带修筑了冻土地温监测断面与气象监测站点；对气温、地温、辐射强度进行了监测，依据监测结果计算了冻土上限处的热流通量，分析了多年冻土层地温变化特征；基于热传导和热扩散理论，建立了天然地基及普通路基下部多年冻土地温-深度理论预测模型。研究结果表明：多年冻土区公路病害主要由于沥青路面大量吸热导致，热棒、隔热层等主动、被动保护的手段虽有一定效果，但不能改变多年冻土的快速退化；研究区域天然地基与路基中心一天内温差最高达19.66℃,左、右路肩一天内温差最高为4.94℃,天然地基下深层多年冻土温度稳定在-6.0℃左右，路基中心下部深层多年冻土温度稳定在-5.6℃左右，路基下部相较天然地基温度变化更为剧烈，且等温层温度更高；研究区域的辐射强度在一天的10:00～18:00显著增强，在一年的3～6月为辐射强度的顶峰期，浅层地温主要受辐射强度的年周期变化影响；天然地基、路基中心、阴坡路肩与阳坡路肩下部多年冻土层年热流通量依次为-4 001、-14 649、-4 487与58 303 kJ·m     

高寒冻土区路基变形演化规律与破坏特征

为进一步研究高寒冻土区路基变形破坏演化过程,以漠北公路K6+200断面处的高温高含冰量冻土区路基和K8+200断面处的低温高含冰量冻土区路基为研究对象,在路基不同部位和路基下不同深度处土体埋设温度传感器和变形传感器,研究了高纬度、高寒冻土区不同冻土条件下路基实测温度和变形演化过程及其特征。研究结果表明:在高温高含冰量冻土区,在公路建成2年后,路基下出现了明显的融化盘偏移现象,新建宽幅路基呈现出明显的横向不均匀变形特性,路基下形成了2个融化盘,其中一个明显向路基坡脚处偏移,左坡脚和路中冻土上限明显下降了3~4m,路基下原天然地表处沉降达4~9cm,而路肩处冻土上限基本保持稳定;在低温高含冰量冻土区,在保证一定路基高度的条件下,除了建成初期路基土体存在一定的变形(工后沉陷)外,由路基下多年冻土不均匀融化导致的变形很小,因此,在低温冻土区公路路基稳定性相对较好。可见,研究结论进一步阐释了高温冻土区路基、路面变形严重的成因,为高纬度、高寒冻土区路面结构抗融沉破坏设计和病害防治提供了参考,揭示了高温多年冻土区路基纵裂、沉陷等不均匀变形破坏的特征和成因,相比高温多年冻土区,在保证一定路基高度下低温多年冻土区路基具有相对良好的稳定性,这一结论对于高纬度、高寒冻土区不同冻土条件下冻土路基的设计及病害防治具有重要意义。     

多年冻土区域特殊路基设计内容分析

多年冻土区域特殊路基有很多不确定因素,在设计时需要按照其特殊性采取有效方案从而切实将整体设计水平提高。因此,立足于实践,在分析多年冻土地区对路基施工的影响基础上,对多年冻土地区路基的危害进行归纳总结,同时详细的分析了多年冻土区域特殊路基设计内容。希望可为该领域的设计人员提供一些参考。     

高寒高海拔多年冻土区拓宽路基差异沉降

为了研究高寒高海拔多年冻土区拓宽路基面层吸热对下伏多年冻土温度与沉降的影响,建立了基于热力耦合理论的差异沉降计算的有限元模型,并利用实体工程监测数据对模型进行了修正,分析了不同季节、不同填高与阴阳坡工况下拓宽侧路基差异沉降分布规律,确定了多年冻土区最优路基拓宽位置。研究结果表明:多年冻土区拓宽路基最大融深与沉降均出现在秋季,10月份的变形最不利,病害特征最突出,其中4m填高路基第10年最大差异沉降为16.9cm,分别为7、1、4月份沉降的1.1、1.4、1.7倍;差异沉降与路基填高存在正相关性,当路基填高分别为2、4、6 m时,10年内路基的差异沉降分别为13.2、16.9、18.1cm;阴坡侧拓宽路基的温度与沉降变化小于阳坡侧,在10年内,阳坡侧拓宽路基底面最大升温为1.3℃,阴坡侧为0.6℃,阳坡侧拓宽路基最大差异沉降为16.9cm,阴坡侧为12.3cm;即使阴坡侧拓宽,差异沉降仍使拓宽路基顶面形成一个斜率为2%~3%的斜坡,进而使路面产生较大附加应力,最终造成结构层病害。     

加筋土抑制多年冻土区路基工程裂缝的效果评价

不同冻土条件和路基结构将影响冻土区路基裂缝的发生和发展过程．文章分析了多年冻土区路基裂缝产生的原因,从宏观和微观的角度分析了加筋土抑制冻土裂缝的机理．以青藏铁路清水河加筋土路基试验段为工程实例,调查了该区域路基裂缝的形态,并对比分析了不同加筋方式的处理效果．结果表明,在清水河高温不稳定冻土区内,当加筋路堤中竖向加筋间距为0．6m时抑制多年冻土的裂缝效果最为有效．     

青藏线路基纵向裂纹形成和扩展的机理

在多年冻土地区,尤其是高含冰量的多年冻土区,阴阳坡的出现给路基的稳定性带来了极大的危害.路基两侧往往出现了大量的纵长宽大裂缝,部分裂缝甚至贯穿路基.本文通过对路基现场温度进行监测分析,得出路基纵向裂纹形成的原因是路基下的冻土融沉引起路基应力场重新分布;借助断裂力学定性的分析了裂纹在路基内部的扩展趋势,定性分析的结果与现场的路基剖面图是一致的,最后就裂纹今后的扩展的趋势和有可能的危害进行初步预测.     

金属/陶瓷梯度热障涂层热震过程中的显微组织研究

利用扫描电子显微镜和能谱成分分析技术研究了金属／陶瓷梯度热障涂层在热震过程中的显微组织变化及其抗热震性能。结果表明（１）金属显微组织保持完好,陶瓷显微组织有明显的破坏;（２）涂层抗热震性能与其热应力 功能密切相关,梯度热障涂层比阶梯热除涂层具有更高的抗热震性能;     

磁控溅射类金刚石的热稳定性

用磁控溅射的方法制备了类金刚石薄膜(DLC),对薄膜在600℃以下的温度进行真空退火,保温3小时,用椭偏仪和红外分光光度计对退火前后薄膜的结构和光学性能进行表征,结果表明,薄膜在400℃以下没有变化,400℃以上开始失氢,SP~2杂化结构开始增加,500℃以上薄膜的折射率上升,600℃时石墨化,红外吸收大幅度增加。     

Development of Thermal Process and Numerical Modeling

IntroductionWithinrecentdecade,thenumericaIsimulationhasbeenrapidlyachievedandhasaPpliedtothermalmanufacturingprocess.ThephasetransformationiscomplicatedbythefactthatthereareseveralmicrostructuralscaIestoconsideHl1-I4].InordertorevealtheruIeofcomplexphasetransformation,itisnecessarytousethetoolofnumericalsimulationtomodelandcontroltheoverallprocessofphasetransformation.NowthecomputersimulationcangetsomereasonabIeresultSinmanyaspectsofthermalmanufacturingprocess:e.g.,thesimulationoftemperat…     

陶瓷/金属梯度热障涂层圆筒的传热与热应力有限差分分析

推导了多层陶瓷梯度涂层圆筒模型的温度和热应力分布，对变物性材料的差分解法进行了分析，并与实际的工程模型进行了对比计算，有限差分解和有限元解能够很好地吻合。     

Monitoring Thermal Coagulation with Ultrasonic Textures

The feasibility of using B-mode ultrasound image textures and pattern recognition technique to characterize the thermal coagulation in vitro during radiofrequency ablation was investigated. The changes of ultrasonic textures in the different regions of samples varied with the heating time in the in-vitro experiments, which would result in that the coagulated and noncoagulated regions of tissue had different ultrasonic textures. Using support vector machine to extract the ultrasonic texture features and characterize the state of tissue, the size and boundaries of thermal lesions could be detected and measured more exactly than only using the gray scale information of B-mode ultrasound image. The proposed method would be applied to the image-guided radiofrequency ablation (IGRA) procedure for monitoring the thermal coagulation.     

裂隙粘土的热分析研究

本文选用不同地区的铁路沿线裂隙粘土，进行风干、过筛、沉降等处理后取得土样。经日产Rigaku型微量热分析仪作DTA－TG法分析。由实验结果可以看出，土样中含蒙脱石、伊利石等矿物，并用热分析法定量给出了试样中物质的含量。     

考虑松弛效应的温度应力模拟计算研究

采用约束试件温度应力试验（TSRST）进行大量试验，在分析已有的温度应力计算方法的基础上，提出考虑应力松弛效应的连续降温所产生的温度应力计算方法，运用该方法的计算结果与TSRST温度应力试验结果吻合较好。     

Thermal flow simulation of twin-roll casting magnesium alloy

In order to better understand twin-roll casting process, a 3D finite element method (FEM) simulation was carried out, based on the conditions of the pilot vertical twin-roll caster, to study the thermal flow and solidification behavior in the twin-roll casting process. The simulation results show that non-uniform temperature and velocity distribution near the side dam region are the main reason for causing non-uniform solidification and non-uniform deformation along the cast sheet width. Therefore, it is necessary to preheat the side dams or improve the design of nozzle to compensate the effect of side dams on the casting process. High quality magnesium sheets have been cast after improved the casting devices.     

沥青路面温度应力数值分析

应用室内试验得到的沥青混合料热粘弹性性本构模型,根据三维空间热粘弹性理论推导了沥青路面温度应力的计算公式,对沥青路面低温状态下温度应力进行了计算分析。与试验结果的对比表明,该方法可用于沥青路面温度应力的计算。     

SBS热氧老化动力学研究

采用原位红外技术跟踪SBS热氧化过程,同时通过热分析动力学技术计算了SBS的氧化动力学反应参数。研究表明,160℃以下时,氮气氛围中的SBS无降解断链现象发生。在氧气氛围下,SBS中的PB段发生热氧化降解及无规则断链。在300℃以下时,SBS中的PS段抗氧性能优异,无氧化发生;PB段中双键旁的α氢原子有很大活性,是氧化反应的进攻点,其热氧化降解同时存在解聚和无规断链,自动氧化反应是SBS热氧老化的主要特征,反应机理为自由链式,反应过程包括链引发、链增长和链终止,反应经过初始自由基的诱导期后,SBS迅速被氧化并发生严重降解。