基于某穿越公路埋地原油管道工程,对其在冻土区的热力变形规律进行了研究,结果表明,冻土类型不同,在管道周围,土壤温度场具有较大差异,管道对高温冻土区的热油管道具有较大影响,对冻土有较大破坏;在高温冻土区,其融化速率均大于低温冻土区;通过保温材料的铺设,高温冻土区的最大融化深度可得到有效减小。在高温冻土区,减小管道顶部埋置深度,管道底部的最大融化深度可有效减小,对冻土区效果更好。随着时间的延长,外层等温线距管道中心的距离变化较小,且由于管道向外不断进行热量散发,最外层温度会逐渐升高,保温层越厚,冻土受到铺设输油管道的破坏性越小。通常情况下保温层铺设厚度为5.2-8.2cm,在高温冻土区,管道对其扰动较大,保温层大于8.2 cm时,在热油管道外铺设保温材料,减少管内油品热量损失,减少管道对冻土的扰动,确保管道安全运行,同时将输送成本降低。
基于国道214不同试验路段的地温监测资料,对沿线沥青、水泥路面下路基的浅层温度差异、年平均温度差异及路面对路基温度的影响深度等进行了分析,并根据分析结果开展模拟分析。结果表明,沥青路面与水泥路面下路基浅层温度差异存在着明显的季节性差异。路面类型对路基下多年冻土的影响深度基本在路面下8 m以内。通过模拟分析得出了相同条件下沥青和水泥2种路面类型下路基融化核形成的时间差异,路基下最大融化深度随路基运营时间和路基高度的变化规律,以及沥青和水泥2种路面下多年冻土最大融化深度的差异及其发展规律等。可以根据研究结果提出一些有效的措施来保持路基的热稳定性。
准确确定高纬度地区多年冻土的天然上限深度及其变化规律对于冻土地区铁路工程的设计和施工至关重要。传统现场勘探测温的方法,虽然比较准确,却有很大的时间限制,在非最大融化深度季节无法确定多年冻土的天然上限深度。为了能够在任何勘测季节都可以获得多年冻土的天然上限资料,本文在对大兴安岭多年冻土地区的多年勘测、测温资料的分析研究基础之上,总结推导出了4种比较行之有效的计算多年冻土天然上限的方法,对于快速而准确的确定多年冻土天然上限具有很好的指导作用。