青海省地方鐵路建設(shè)凍土技術(shù)問題(編輯修改稿)
2024-10-08 21:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 利用自然能源，在溫差作用下驅(qū)動內(nèi)部制冷工質(zhì)的汽液兩相對流循環(huán)，通過蒸發(fā)段蒸發(fā)吸熱作用降低周圍凍土溫度，增加凍土本身的冷儲量，提高凍土的熱穩(wěn)定性。 熱棒作用原理 重力、溫差驅(qū)動、無源制冷。工作條件：環(huán)境溫度低于蒸發(fā)段土層溫度 熱棒作用效果 圖中深藍(lán)色－天藍(lán)色 －湖藍(lán)色為熱棒降溫 區(qū)域變化圖。 熱棒路基實際作用效果 凍土區(qū)路基坡向不同，基底多年凍土上限變化形態(tài)不對稱，坡腳打入熱棒后，可以改變這種不對稱，減少路基變形差異。 熱棒路基應(yīng)用 路肩熱棒 熱棒路基效果 熱棒路基種類基本上是以熱棒在路基上的位置來劃分的。路肩熱棒是以增加地基土體冷量儲存，抬高路肩部位基底多年凍土上限為目的，坡腳熱棒是以增加地基土體冷量儲存，抬高坡腳部位基底多年凍土上限為目的，坡腳斜插熱棒是以增加地基土體冷量儲存，抬高坡腳和路肩部位基底多年凍土上限為目的。 所有熱棒路基結(jié)構(gòu)都能夠增加地基土體冷儲量和抬高相應(yīng)部位多年凍土上限，但是根據(jù)路基變形資料和地溫場資料分析，坡腳熱棒路基結(jié)構(gòu)在減少路基橫向變形差異、抑止縱向裂縫發(fā)生、提供抬高坡腳處凍土上限來增加路基本體穩(wěn)定性上效果更好。 安多附近斜插熱棒路基 遮擋式路基結(jié)構(gòu) 【 遮陽棚原理 】 用具有一定強(qiáng)度，反射性能好的材料，阻擋太陽輻射熱能進(jìn)入路基本體 【 遮陽棚效果 】 遮陽棚內(nèi)沿路基的整個橫斷面年平均氣溫遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于外部空氣，棚內(nèi)地表平均溫度比棚外地表溫度低 5－ 8℃ 左右。凍土上限有效抬升，多年凍土年平均地溫有效降低。抵御未來氣溫升高的能力提高。 最早提出遮陽棚理論設(shè)想的俄羅斯科學(xué)家康德拉季耶夫的設(shè)計思路 【 遮擋式路基結(jié)構(gòu)種類 】 遮陽板邊坡 遮陽棚路基 唐古拉山區(qū)遮陽棚 1997年開始，中鐵西北科學(xué)研究院與俄羅斯專家合作在風(fēng)火山進(jìn)行遮擋式路基結(jié)構(gòu)研究， 2022年青藏公司和中科院開始在北麓河進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明這種結(jié)構(gòu)大幅度降低地表溫度，提高多年凍土上限，冷卻地基土體的效果非常好是未來青藏鐵路運營階段病害整治的有效技術(shù)措施之一。 通風(fēng)管路基 【 原理 】 通風(fēng)管埋設(shè)到路基土體中，增加土體與空氣的接觸面，增加傳入地基土體的冷量，積極主動的降低地基土體溫度。為減少暖季通過通風(fēng)管流入地基土體的熱量，管子兩端可以安裝溫度自動開啟風(fēng)門。 【 效果 】 上通風(fēng)管路基與一般填土路基類似，下通風(fēng)管路基是地基土體整體溫度降低，地溫場分布對稱性好，可以減少橫向變形差異。 【 結(jié)構(gòu) 】 根據(jù)通風(fēng)管埋設(shè)在路基部位不同可以分為上通風(fēng)管路基和下通風(fēng)管路基 熱棒＋保溫板復(fù)合結(jié)構(gòu) 【 原理 】 路基本體鋪設(shè)保溫材料，可以增大熱阻，減小外界熱量對凍土地基的熱干擾，其作用有正負(fù)效應(yīng)，正效應(yīng)達(dá)到隔熱，防止凍土地基土體升溫，負(fù)效應(yīng)則阻隔了寒季凍土地基冷儲量增加。熱棒作用原理恰恰是在暖季不工作，寒季可以通過管內(nèi)氣液轉(zhuǎn)換過程的吸熱原理，降低周圍土體溫度，增加地基土體冷儲量，在保溫板下方插設(shè)熱棒，既可以在暖季利用保溫板的隔熱減少傳入地基土體熱量，又可以在寒季利用熱棒的制冷功能增加地基土體冷儲量。 【 結(jié)構(gòu) 】 根據(jù)保溫板在路基中埋設(shè)位置不同（上部和底部），結(jié)構(gòu)形式分兩種（熱棒只能設(shè)在坡腳處）。 北麓河實體工程 施工過程示意圖 被動保溫結(jié)構(gòu)的局限性 等效保溫層原理和路基最小填筑高度 保溫板路基 修建鐵路路基時，壓實地表或鏟掉植被、路堤填土，改變了原來季節(jié)融化層保溫效果，一般采用等效保溫層原理，利用增大熱阻，即增加路基填土高度的方法達(dá)到等效保溫效果，地基多年凍土不致破壞。能夠達(dá)到原來季節(jié)融化層保溫效果的最小填土高度，稱路基最小填筑高度。他受當(dāng)?shù)貧夂驐l件、填土種類影響而變化。設(shè)計暫規(guī)規(guī)定了不同地段、不同填土種類的最小填土高度。 路基上部或底部埋設(shè)一定厚度保溫板（聚苯乙烯、聚胺脂泡沫板等），阻止熱量傳入地基土體，這種路基結(jié)構(gòu)稱為保溫板路基。 在低溫凍土區(qū)，應(yīng)用在低路堤、路塹能起到積極的效果，因凍土，地基有足夠的冷儲量保持凍土上限或使上限上升。對于高溫凍土區(qū)，凍土地基的冷儲量有限，缺乏寒季的冷能補(bǔ)給，不利于凍土保護(hù)
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