多年冻土区热棒路基降温调控效能研究

为了研究多年冻土区地温变化规律及评价L型和直式热棒的地温调控效果,以某一级公路采用的热棒群降温工程措施为研究对象,以现场实时监测数据为基础,评价了热棒有效影响半径、作用期限和影响深度等因素对多年冻土路基的降温冷却效果,通过热传导理论和非线性分析方法,建立了不同监测时段的地温预测模型。研究表明:在垂直于路基中心线的水平方向上,热棒作用下的路基地温变化呈"弯沉盆曲线"型,最小有效影响半径为2.0m。在近路中心侧最低地温在-0.5℃以下,L型热棒降温效果更佳;而在近路肩侧最低地温基本处于0℃以下,直式热棒冷却效能优势较大。多年冻土路基地温变化近似呈现正弦波形曲线分布,单位周期内地温振幅随深度增加不断衰减,且存在相位滞后效应和偏距差异,经历两个冻融循环冷却期后,两种热棒段的路基最低地温降幅分别达到51.5%、50%。浅层地温受大气温度和黑色沥青路面聚热效应的影响波动幅度较大,但随着路基埋深的不断增大,其周期性波动逐渐削弱并逼近年平均地温。多年冻土地温预测值与实测值相关系数均在0.97以上,预测效果良好。研究成果可为多年冻土路基设计、运营维护和变形监测提供新视野。     

无动力热棒冷却冻土路基研究

基于热棒工作原理及已有的研究成果,依托青藏公路整治改建工程实施大规模热棒试验工程。介绍青藏公路多年冻土区公路路基热棒试验情况,通过现场设置观测装置观测地温变化,分析研究热棒的工作状态、冷却路基效果及对冻土热稳定性的影响。1年观测结果表明,进入大气负温期后,热棒开始工作,路基及基底土体冷储量显著增加,且总增加量随冻结期增长;热棒影响范围内,距离热棒越远,冷量增长期越滞后且增幅越小,符合一般规律;路基工程中使用热棒保护冻土和改善路基热稳定性是有效的。     

L型加设直插型热棒与直插型热棒的地温差异

对比分析了岛状多年冻土区L型热棒加设直插型热棒与单一的直插型热棒在一定距离与深度的地温,发现L型加设热棒试验段路基的降温效果好于单一直插型热棒,这将对今后的东北地区及低纬度、高海拔地区的道路建设与养护提供依据和技术支持。     

青藏公路安装热棒治冻土

<正>青藏公路热棒制冷路基科研工程进展顺利,公路路基上已安装完成的热棒,成为高原上的一道风景。 冻土病害对青藏公路造成了严重破坏。冬季会把冻土地段上的道路顶起,夏季会使冻土地段上的道路路摹发生沉降。2002年国家投资10亿元国债资金,对青藏公路进行全面整治改建。整治改建采用了先进路基材料和制冷技术保护冻土,来阻止热量下传,从而保证了整个路面的平整。     

直插和斜插热棒用于保护多年冻土的效果分析

通过对青藏铁路两处热棒试验路基不同位置、时期温度场的分析比较，总结出热棒直插和斜插两种方式对于保护多年冻土效果的不同特点。     

燃料电池废热驱动弹热制冷装置性能分析

热驱动弹热制冷是利用形状记忆合金被加热变形来驱动弹热材料相变从而产生制冷效应的新型固态制冷技术。本文设计了一种将弹热制冷装置与燃料电池相结合的组合系统,利用燃料电池产生的废热来驱动弹热制冷装置,以提高能量利用效率,并产生制冷效果。基于燃料电池和弹热制冷的工作原理,采用Simulink建立了全系统动态耦合仿真模型,研究了组合系统的动态工作特性,并分析了运行参数对系统性能的影响规律。结果表明：增加弹热制冷装置能提高整个系统的能量利用效率,电堆工作温度为80℃时该系统可产生1.76 kW的制冷功率,调整电堆工作压强至2.5 atm可最大化系统的综合输出功率和运行效率,电堆电流密度对组合系统的输出功率和运行效率呈现相反的影响趋势。     

粉喷桩处置软土地基的桩土扰动问题及室内模拟试验研究

对粉喷桩施工过程中桩土界面处应力及桩周土应力状态进行了深入的理论分析,并进行了有限元数值模拟,通过室内试验结果分析,探讨了粉喷桩处置软土的施工扰动问题,得出了粉喷桩施工中的土体扰动的一些基本规律,即扰动度与土体的固结屈服应力之间呈负幂指数关系,土体屈服应力随扰动度增加而急剧减小。剪应变qε随空气压力的增大而增大,随桩距比增大呈指数规律减小。粉喷桩施工过程中对土体的扰动比较大的范围为3倍桩半径范围,即正常在0.8~1.0 m之间。     

热棒桩基降温效果数值模拟

介绍了寒区工程降温措施之一热棒技术的工作原理,并运用有限元软件对热棒降温措施分了 6种布置方式进行数值模拟,分析了热棒全年工作时间、热周转过程、影响范围和桩土界面温度沿深度的变化,得到相关结论:不论是在桩周还是在桩内布置的热棒,工作时间大约在每年的11月初到次年的5月;在一年中,热棒在12月、1月、2月、3月时的等温线...     

多年冻土区融化盘偏移引发路基病害的治理工程措施研究

在青藏公路高温多年冻土区高路堤路段,由于阴阳坡面的地温差异造成路基边坡阳坡面的融化盘较路基中心要深,比阴面更深,在车辆荷载的作用下路基左侧(阳面)伴随着不均匀沉陷,出现了严重的纵向裂缝等路基病害.对其病害的特征及形成机理进行了系统的阐述,并基于对青藏公路热棒路基及遮阳板路基地温观测数据的分析,提出这两种工程措施能有效治理上述病害.     

混凝土振捣棒作用半径的影响因素研究

为了表征振捣棒在混凝土中振动时的有效作用区域,通过加速度传感器采集振捣棒的振频、振幅,并观测铁钉在受振混凝土中的沉降过程,模拟研究棒径、振动时间、振捣频率和混凝土流变性等对振捣棒作用半径的影响。结果表明:棒径越大,振捣棒作用半径越大,达到稳定所需时间越短;随振动时间延长,作用半径快速增大然后趋于稳定;随着振频增加,作用半径逐渐增大,并在200 Hz左右达到最大值,达到稳定所需时间逐渐缩短。