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冻土路基地温传热过程及调控新技术研究
| 论文题名： | 冻土路基地温传热过程及调控新技术研究 |
| 关键词： | 冻土路基;地温场;传热过程;调控;公路路基 |
| 摘要： | 本文紧密围绕我国多年冻土地区道路工程建设中有关冻土路基稳定性的关键科学问题，通过数值模拟计算、室内试验、野外现场试验的有效结合，通过对冻土路基传热基本规律的研究，从传导、对流、辐射传热基本规律出发，就主动调控路基内部温度场的新措施、新技术进行积极地探索和开发，并取得较为突出的成果。主要结论如下： 1.在路堤内部热量传递规律方面，在沥青路面条件下，热量主要来源于为路面，其次为坡面，前者热流量是后者的2.5倍，砂砾路面条件下，热量主要来源于坡面。对比路堤底面热流量黑色路面条件下的热流量是砂砾路面条件下的3倍多。环境温度的变化会对路基下部冻土与周围土体的换热过程产生重要影响，在不同几种冻土环境条件下，砂砾路面下存在3～4m的最佳高度，此时路堤底面热流量为最小，沥青路面只存在随路堤高度增加底面热流量不断降低趋势。对应宽幅高等级公路，路面宽度增加约1倍的时候，底面热流增加60﹪，且增加的热流主要集中在底面中心，并由此产生聚热效应，在加剧路基底部热量的积累的同时，也将多年冻土的退化过程加快0.6倍。 2.温度随时间变化表现出的振荡特性在年变化周期内，在路堤内部垂直方向随着高度的降低、水平方向由外向内均表现出增幅急剧降低的趋势，最后温度只有正温的小幅变化，堤高度2/3、或路面下1m深度的位置是路堤热传导调控的最佳位置。本文就蓄冷式单向导热体、层叠结构单向导热体、循环式单向导热体这三种新型措施进行了开创性的室内研究、并获得成功。 3.在通风管结构通风路基中，管间土体传递热量对整体降温效能具有重要影响。通风管的沿道路走向的密度、或通风管的间距是影响通风管降温效能的重要因素之一。自动温控通风路基是通风路基的一种重要补充，通过该种措施对通风管中不同温度气流的有效控制，可以在通风路基结构不变条件下，使其降温效能提高约1倍。宽幅通风路基结构形式，不仅将路基下冻土温度较天然场降低0.5℃，而且很好解决地温场非对称性的难题。 4.随着路堤坡面降温的不同，砂砾路面下，坡面降温达到1℃可以基本维持路基的稳定，达到2℃以上达到完全稳定；沥青路面下，则分别需要达到3℃、4℃以上。用于路堤坡面遮阳板的降温机理主要在于遮挡辐射、遮阳板下的空气对流和温度相对较低的空气，降低辐射可达85﹪以上，本文提出的混凝土空心块降低辐射可达80﹪以上。 |
| 作者： | 俞祁浩 |
| 专业： | 自然地理(冻土工程) |
| 导师： | 程国栋 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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