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寒区冷却路基参数优化及冷却效果分析
| 论文题名： | 寒区冷却路基参数优化及冷却效果分析 |
| 关键词： | 多年冻土区;冷却路基;参数优化;埋设位置 |
| 摘要： | 冻土是一种特殊的土体，其对外界气候条件的变化以及人类的工程活动相当敏感。随着全球气候变暖，以及人类工程活动在多年冻土区日益频繁，冻土原有的热平衡受到破坏，伴随而来的就是冻土区工程病害的发生。对于我国冻土分布广泛的青藏高原地区，路基工程的开展面临着许多困难，路基铺设于冻土上，位于路基下方的冻土因热平衡失调导致冻土上限下降而造成路基的不均匀沉降，是造成冻土区路基遭到破坏的主要原因，如何降低路基工程对多年冻土的影响成了一个研究课题。 为此，学者提出了新的冷却路基结构，这种结构能够通过在路基中埋设水箱，利用水箱中储存的水进行热交换，来实现冻土与路基外界之间的热平衡，从而达到保护冻土的目的，但未就有关参数提供参考值。针对这一问题，采用有限元软件ANSYS对这种路基结构的有关参数进行参数优化，首先在一个气温条件下，初步分析水层厚度与埋设位置对冷却效果的影响，并与普通路基进行对比，在此基础上进一步分析不同气温条件、水层厚度、埋设位置之间的关系。主要结论如下: ①相对于普通路基，设置水层的路基在长期使用的过程当中，具有明显的保护路基下冻土的作用。 ②对于任何一种水层厚度和埋设位置的组合，在长期使用的过程当中，随着外界气温的增加，冻土上限会逐渐下移，但相对于通路基而言，冻土上限的下降速度比较缓慢，这也说明了这种路基结构形式对保护冻土起到非常积极的作用。 ③水层厚度和水层在路基中的埋设位置这两个参数对冷却效果有着直接的影响，水层厚度越大、水层在路基中埋设的位置越浅，冷却效果就越明显。但这两个参数对冷却效果的影响也是有差异的，水层厚度对于冷却效果的影响相对于水层在路基中的埋设位置要大。 ④得到了水层厚度、埋设位置、气温条件之间的关系曲线，并从曲线中分析得知:要达到较好的冷却效果，相同埋设位置所需的水层厚度随着年平均气温的升高而增大，当气温升高时，水层厚度增大值与其埋设位置也存在一定的关系，水层在路基中设置的位置越浅，所需增加的厚度逐渐减小;在气候变暖的背景下，使用年限越长，所需要的水层厚度越大;当年平均气温相同时，要达到较好的冷却效果，所需的水层厚度随着埋设位置加深而增大，随着水层埋设位置由深变浅，所需增加的厚度逐渐减小。 |
| 作者： | 李兴 |
| 专业： | 土木工程;结构工程 |
| 导师： | 黄明奎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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