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年第期黑龙江交通科技.,
总第期.
多年冻土地区公路热棒路基设计
胡明,凌恩德,黄承甲
长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室
摘要:多年冻土地区修筑路基是一世界性难题,热棒路基是保护冻土的一种尝试。在调查已建热棒路基及
试验路段并掌握热棒工作原理的基础上,分析了热棒路基的设计原则和依据,并提出了多年冻土地区热棒路
基的设计方法。
关键词:多年冻土;热棒路基;设计原则
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:~—
热棒技术是一种广泛用于土木工程中的元需外加动力数。这些参数是评价冻土热稳定性的重要指标。一般而言,
源的冷冻技术,世纪年代末,美国陆军工程兵团为了天然地表以下的温度随季节变化而变化,随着深度的增加,
稳定和养护多年冻土在美国首次应用。世纪年代起, 大气温度的影响作用逐渐降低,到达一定深度后,地温变化
热棒开始在我国使用,主要应用在青藏铁路高海拔多年冻土相对不大,此处的地温称为该地区多年冻土地温,亦为冻土
区上,许多科研单位都修筑了公路热棒路基试验段,但经实的年平均地温。它是对该地区地质条件下冻土层的热量状
地调查发现,公路热棒路基边坡土质松散,含水量较大,且产况的一个评价指标,是评价多年冻土热稳定性和冻土分类的
生了纵向裂缝,不均匀沉陷变形等一系列病害。我国多年冻重要因素,也是路基设计原则选择的重要依据。
土面积约为占到国土面积的.% ,合理的利用热棒制冷, 路基病害调查资料
并提出一套合理的热棒路基设计方法对多年冻土地区的公路基病害主要是由于冻融循环下产生的水分迁移带来
路修筑有重要意义。的冻胀和融沉引起的,对各个地区的路基病害进行调查、统
热棒路基工作原理计,并结合该地区的地质特征和冻土地温特征对病害进行综
热棒是一种液汽两相对流循环热传输装置,它在温差作合分析,找出不同影响因素对产生某种病害的影响,对不同
用下驱动内部工质的气液两相对流循环。热棒通过其蒸发因素的影响程度进行总结,并提出相应的工程措施来治理路
段吸热作用将周围介质热量传导到地面或地表,降低周围介基病害。通过这种方式寻找出不同地质条件和地温特征下
质温度,增加其周围介质的冷储量,最终将大气冷能储存在最适合的工程措施,对于道路的运营经济性有很大的指导意
介质中。热棒由一根密封的金属管壳与内部充装的工质组义。
成。管的下部埋入介质中,称之为蒸发段;管的上部装有散工程地质勘察资料
热翅片,称之为冷凝段,置于大气中。当冷凝段温度低于蒸工程地质勘察资料主要包括以下及方面:多年冻土的分
发段温度时,蒸发段的液体工质吸收周围介质的热量,蒸发布情况及冻土类型、土质状况多年冻土地温、冻土上限、植
成蒸气。在压差作用下,蒸汽沿管内空腔上升至冷凝段,与被、积水情况等。工程地质资料的完善有助于帮助设计者找
冷凝管壁接触,放出热量,冷凝成液体。在重力作用下,液体到最佳的设计方案,提出有效的工程措施,防治路基病害。
工质沿管壁回流蒸发段再吸热蒸发。如此往复循环,不断将冻土含水量
介质中的热量传送至大气中,从而降低了介质的温度。当冷冻土含水量是指冻土中所含冰和未冻水的总质量与土
凝段温度高于蒸发段温度时,热棒中的液体工质蒸发后形成体质量之比,由于冰的物理性质相对稳定,冻土中的未冻水
的蒸汽到达冷凝器后不能冷