为了确定青藏高原多年冻土地区新建道路设计时工程热影响的范围,以青藏公路为例,应用有限元与无限元耦合的数值计算方法,以土体温差ΔT为评价指标,分析了公路路基热影响的范围及变化规律。研究结果表明:温差ΔT在横向上表现出随横向距离增加而呈抛物线衰减的规律;在垂向深度上以冻土天然上限深度和人为上限深度为界,划分为天然冻土活动层、公路路基影响层以及下伏多年冻土层等3个主要区域;在天然冻土上限深度以上,温差ΔT随深度增加呈对数减小趋势,在天然冻土上限深度与人为上限深度之间,ΔT随深度增加而呈三次方增加,在冻土人为上限趋势深度以下,ΔT随深度增加而呈对数减小趋势。
研究目的:热棒作为一种主动保护多年冻土的措施,已在青藏铁路多年冻土区路基工程中得到广泛应用。但是,由于缺乏现场测试资料,多年冻土区热棒路基的设计计算始终是一个难题。研究方法:根据青藏铁路多年冻土区清水河试验段热棒路基的现场观测资料,计算了2002—2003年寒季热棒的有效传热影响范围、最大传热影响范围和热棒的产冷量以及传热影响范围内热棒蒸发段土体温度的降低值,并根据计算结果提出了热棒设计所应采用的纵向间距。研究结果:(1)清水河试验段天然地面热棒的有效传热影响范围为1.50 m,最大传热影响范围为2.16 m;(2)寒季热棒工作期间的总产冷量为1 149 MJ;(3)寒季最大传热影响范围内热棒蒸发段对应土体温度的平均降低值为0.95℃。研究结论:为保证热棒传热影响范围内土体温度有较大的降低值,工程设计时热棒的纵向间距以3.0 m为宜。