温度周期波动时自然对流对块石导热系数测定的影响

分析了开放系统和封闭系统块石试样内部的热传输机理。数值计算和实验结果都表明,在较大的表面温度波动条件下,封闭系统的块石试样中有一定的自然对流效应产生,其降温效应随时间具有累加性,但在试样上部分中热传导占支配地位,使得试样内温度波的振幅衰减与指数规律符合较好。因此,确定路堤、护坡块石的导热系数可以采用封闭系统的细长试样。     

透壁通风管路堤降温效应的室内试验研究

介绍了研究透壁通风管路堤降温效果的室内试验方法,对100cm×60cm×100cm尺寸的不同通风管路堤试样进行了实验研究。结果表明,采用透壁通风管能明显增强路堤的降温效果,而只在负温期间通风的透壁通风管路堤降温效果更为显着,路堤在通风管进风口附近的温度变化幅度以及负温区域的范围都明显大于通风管出风口处,形成了路基温度场沿着风向的不对称分布。     

碎石铺设位置及粒径对路基降温效果影响的室内试验

为了考察粒径及铺设位置对多年冻土区碎石路基降温效果的影响,采用碎石、卵砾石和砂砾石三种材料在单一结构、复合结构和混合结构三种情况下,在尺寸为50 cm×50 cm×65 cm 的绝热箱体内进行了顶面气温周期性波动的一维传热试验。试验结果表明,碎石粒径为2⁴ cm、4⁶ cm、6⁸ cm 和10¹5 cm 的单一结构碎石体中均可产生自然对流机制,其中以碎石粒径为4⁶ cm 的碎石体降温效果最佳。采用不同粒径的混合结构或有上覆砂砾石和卵砾石层的复合结构都将削弱降温效果。碎石体的平均温度随碎石厚度增加而降低。为充分利用自然对流机制,多年冻土区应采用单一粒径为4⁶ cm 的碎石铺设路基,不应采用不同粒径的混合结构。碎石层应铺设在路基顶面。     

透壁通风管路堤的降温特性研究

通过不同因素对透壁通风管路堤降温特性影响的室内试验研究,结果表明,透壁通风管的开孔率对路堤降温效果的影响比较明显,总体上,随着管壁开孔率的增大通风管路堤降温效果也随之增强,由于透壁通风管通风期间水分蒸发而产生蒸发耗热,从而使路堤土体温度降低,通风管材料对降温效果也有一定的影响,另外透壁通风管路堤仅负温通风时的降温效果整体上强于整个温度波动期间均通风时的降温效果。     

青藏高原铁路多年冻土路堤的碎石层高度

分析表明路堤尺寸、形状和边界形式对碎石路堤自然对流效应的发生有显著影响,需要根据具体工程要求来确定路堤的压力边界条件。对4种压力边界情况的碎石路堤自然对流进行了数值计算,显示透气边界的碎石路堤自然对流降温效应为最强。最后,通过引入自然对流指数,提出了实际冻土路堤碎石层填筑高度的确定方法,具体给出了粒径为2cm~4cm、4cm~6cm、6cm~8cm和8cm~10cm的碎石层填筑高度,并对粒径为6cm~8cm的碎石层填筑高度进行了实验验证,结果表明,通过自然对流指数所确定的碎石层高度对实际冻土路堤工程的设计具有参考价值。     

含水率和温度对高含冰量冻土力学性质的影响

对青藏高原黏土在温度为-0.5～-6.0℃,含水率为30.0%～80.0%条件下,进行了一系列的三轴抗压强度试验,分析了不同加载条件下高含冰量冻土的强度随围压、温度和初始含水率的变化规律。研究发现,其力学性质与初始含水率和温度有密切关系,在温度低于-1℃时存在最不利含水率。同时发现相同温度下,强度随围压变化不大,故可以用Mises准则作为其强度准则。给出了随温度、含水率变化时,高含冰量冻土的Mises准则的表达式。采用塑性功作为硬化参数,得到了高含冰量冻土的弹塑性本构模型。与试验值对比表明,该模型能够比较准确地反映高含冰量冻土的应力应变规律。     

含水率和温度对高含冰量冻土力学性质的影响

对青藏高原粘土在温度为-0.5～-6.0℃，含水率为30.0%～80.0%条件下，进行了一系列的三轴抗压强度试验，分析了不同加载条件下高含冰量冻土的强度随围压、温度和初始含水率的变化规律，发现其力学性质与初始含水率和温度有密切的关系，在温度低于－1℃时存在最不利含水率。同时发现相同温度下，强度随围压变化不大，故可以用Mises准则作为其强度准则。给出了随温度、含水率变化时，高含冰量冻土的Mises准则的表达式。采用塑性功作为硬化参数，得到了高含冰量冻土的弹塑性本构模型。与试验值对比表明，该模型能够比较准确地反映高含冰量冻土的应力应变规律。     

路基保温护道对多年冻土地区公路改建的预拓宽效应分析

为了研究保温护道对拓宽路基温度场的先期影响,根据青藏公路保温护道试验路观测数据,对冻土地温和冻土上限变化过程进行分析,通过建立拓宽路基有限元模型,在考虑护道对冻土层产生先期影响的基础上,计算路基拓宽对路肩下多年冻土热稳定性的影响。结果表明:阳坡侧的保温护道加速了下伏冻土层的退化,高温冻土区阳坡侧的护道对冻土层的影响大于低温冻土区,阴坡侧护道对冻土层热稳定性影响较小;阳坡侧护道对冻土层产生预融效果,使得阳坡侧路基拓宽后路肩下冻土上限未出现明显下降,产生一种预拓宽的效应,对拓宽路基稳定性有利;阴坡侧护道对路基拓宽热稳定性影响较小,无论先期有无护道,路基拓宽后路肩下冻土上限变化过程无明显差异。     

高原多年冻土地区SBR改性沥青路面应用研究

针对青藏公路多年冻土地区海拔高、气温低、昼夜温差大、施工周期短的特点，采用SBR改性沥青提高沥青和沥青混合料的低温抗裂性能及抗冻水稳性；通过提高沥青标号，加大沥青用量，解决青藏公路低温开裂这一主要病害。现场试验及大面积铺筑均取得良好使用效果。     

青藏公路钢纤维水泥混凝土路面的热学效应

针对青藏公路高原多年冻土地区的特殊需要,探讨了钢纤维水泥混凝土路面在保护冻土、控制融化沉降、保持路基稳定性方面的作用。在室内实验、试验路的铺设与观测及热学计算的基础上,分析了钢纤维水泥混凝土路面在该地区的可行性和合理性,为我国寒区特别是多年冻土地区的公路建设提供了一个良好的路面结构形式,可达到保护冻土的热学效果。