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青藏高原多年冻土地区路基温度场研究

汪海年  
【摘要】:由于全球升温致使多年冻土呈退化趋势,多年冻土地区路基的热稳定性受到了广泛地关注。 本文综合考虑了太阳辐射、气温、风速、风向及蒸发等真实气象条件,提出将诸多气象因素叠加为第Ⅱ类、第Ⅲ类边界条件组合的建模方法,建立了含相变的路基非稳态温度场有限元分析模型;对不同气温地区、不同高度、不同路线走向、不同路面类型的冻土路基温度场进行有限元计算,重点分析了路基高度、路线走向、路面类型对路基温度场及基底冻土温度状况的影响:作为路基下多年冻土保护工程措施之一,论文针对第Ⅰ类边界条件下的隔热板路基建立了有限元模型,详细分析了隔热板类型、厚度、埋深、施工季节、路基高度对隔热板路堤冻土保护效果的影响。 研究表明:在综合考虑了各种气象条件后,路基边界处的温度状况在年周期内仍可用单正弦波进行近似模拟:在中低温冻土区,抬高路堤可以促使多年冻土上限的抬升,保护基底多年冻土,然而在高温不稳定冻土区过度抬高路堤则易导致路基本体的失稳;路基的阴阳坡效应强弱与路线走向、季节变化有关,东西走向路基阴阳坡效应最强,南北走向路基最弱,冬季强烈,夏季较弱;在不同冻土稳定类型地区,隔热板路基冻土保护效果与适用范围亦不相同,在年均地温为—1℃的中温过渡型多年冻土地区,隔热板的采用可最大程度地发挥其作用;隔热板的最佳埋深受路基高度、冻土年均地温、施工季节等众多因素影响,若路基高度较为低矮,宜浅埋,若路基高度较高,宜中埋,当施工季节温度较低时,隔热板宜中埋(高路堤)或浅埋(低路堤)以发挥最佳的保温隔热效果。


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