调控天然冷量维护冻土路基研究
来源: 教育部科技发展中心 发布时间: 2005-01-28 访问次数:
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成果名称:调控天然冷量维护冻土路基研究
申请单位:中国矿业大学
成果编号:鉴字[教QP2004]第007号
鉴定日期:2004年12月25日
学 科:7、土建水
成果简介:
本项目为中国科学院知识创新工程重大项目“青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应”(编号KZCX1-SW-04)之专题。
本项目研究通过采集、调节、控制天然冷量(必要时辅以人工制冷技术)来改变冻土路基的温度场,从而保持路基特别是高温冻土、富冰冻土区路基的冻土状态,确保冻土路基的长期稳定性。在项目研究中,考虑青藏铁路未来20年气候、地温演变的背景下,采用数值模拟和基于相似理论的物理模拟试验的方法进行研究。研究首次获得了调控天然冷量可有效地维护冻土路基稳定的结论;数值模拟研究了调控管路及其布置参数对冻土路基非稳态温度场的影响等;物理模拟试验首次获得了冻土路基在不同调控模式下的温度场分布状态以及在动力荷载作用下的冻土路基温度和应力响应,得到了冻土路基在动力作用下温升达0.5℃的重要结论;研制了调控天然冷量维护冻土路基稳定数值仿真模拟系统(NSCRF),以适应青藏铁路的建设。
本项目研究成果表明,调控天然冷量可有效维护冻土路基的稳定,首次提出的沿路基纵向水平布置调控管和在路基坡角倾斜布置调控管,对新建路基和灾害路段冻土路基的维护具有广阔的应用前景;物理模拟试验得出的冻土路基温度的动力响应特性成果对高温冻土的性质作了重要的完善和补充;研制的数值仿真模拟系统可有效地用于调控天然冷量的冻土路基稳定性预测。
研究成果可广泛应用于寒区道路路基稳定性的维护,其中水平调控管路的布置形式,适合于待建道路;倾斜调控管路的布置形式,既适合于待建道路,也适合于已建道路,同时适用于灾害路段的冻土路基维护。研究成果达到国内外领先水平,为寒区线性工程灾害治理提供了一条新途径,具有潜在的、巨大的社会和经济效益。
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