考虑到宽幅路基的“聚热效应”和复杂的多年冻土环境，拟建青藏高速公路建设所面临的关键问题是如何保证路基的长期热稳定性。基于现场监测数据和传热传质理论，建立分离式通风管路基三维数值模型，分析与预测未来50年通风管在青藏高速公路分离式路基中的工程效果。结果表明：分离式通风管路基具有较好的降温效果，能够保证路基及其下部多年冻土的长期热稳定性。但是，当隔离带宽度小于10m时，后幅路基管道内部风流变化特征受到隔离带宽度的显著影响，导致其对下部多年冻土的降温效果弱于前幅路基。此外，在隔离带较窄情况下，两幅路基之间隔离带区域存在局地增温效应，将对路基及其下部多年冻土产生严重的热扰动，不仅引起多年冻土上限下降、温度升高，而且增加了路基两侧下部土体温度场的不对称性。尝试将两幅路基通风管连通来弱化局地增温效应，但连通后路基及隔离带区域下部土体的热状况反而更差，说明这种方法未能有效解决局地增温效应的热影响。

在多年冻土地区,路基工程的修筑将对下伏多年冻土的热力稳定性产生显著的影响。为保护多年冻土,保证路基的长期稳定性,通风管作为一种对流换热类主动冷却降温措施被广泛应用。通风管内的对流换热强度与管内风速密切相关,针对这一问题,采用现场监测与数值模拟相结合的方式开展了通风管内风速特征及影响因素的研究。结果表明:随通风管管径的增加,管内风速呈抛物线型增加,当管径达到0.6m后,管内风速增加不再明显;通风管外伸长度对管内风速的影响较小,但随环境风速的增加这一影响逐渐加强;管内风速随通风管的埋设高度的增加呈线性增加,当通风管的埋设高度达到2m后,管内风速受路基高度的影响较小;此外,在两幅路基并行条件下,受上风向路基的遮挡作用,下风向路基管内风速明显降低,以两幅路基管内风速差值不超过0.4m·s-1为标准,路基高度为3m时两幅路基最小间距为50m。

为了给高温多年冻土地区通风管路基建设提供参考,根据青海省共和至玉树高等级公路现场监测数据,研究了通风管路基的传热特征,揭示不同季节通风管管内温度变化过程,分析了冻土上限附近热流密度状况。研究结果表明:冷季时通风管路基底部地温低至-6℃,通风管将外界冷空气的冷量直接引导至路基底部,对下伏冻土层产生了主动冷却效果;在2年的观测期内,路基下伏多年冻土层地温未出现明显变化,冻土上限保持稳定;与同期天然孔地温相比,路基底层下5m附近的土层出现了约0.3℃的升温,但该升温过程在通风管路基建设完成后初期已完成,随后趋于稳定,冻土热状况较为稳定;暖季时通风管的吸热强度是冷季放热强度的2.4倍,1年的吸热量约为7.76 MJ·m-2,通风管路基整体处于缓慢吸热状态。

结合国内修筑在多年冻土区的G214线的通风管路基现场试验段测试结果,分析了通风管路基典型部位的温度随深度、宽度和时间的变化情况。结果表明:天然土体和路基中心处的温度在四季中随着深度的增加呈现的变化规律基本相同,但是路基中心处的活动层厚度较天然土体更深;路基下表面年温度变化幅度较上表面小,降温幅度较明显;路基不同位置处的地温年变化近似呈正弦状分布,且地温周期大致相同,但阴阳坡土体温度场呈现不对称性。

我省近年来修筑的路基穿越多年冻土区路段较多,为保证路基稳定,结合青藏公路、青藏铁路和祁连县大冬树山路段冻土路基处治经验和科研成果,浅谈我省在建共和至玉树公路在多年冻土区主要采取的路基处治设计。

以青藏公路五道梁的通风管试验路为计算模型,对不同形式的通风管路基的温度场进行了有限元计算,重点分析了通风管管距对通风管路基温度场的影响。研究表明:通风管间距对路基温度场有较大影响,冷季通风管间距越小,对保护冻土路基越有利,暖季则反之。从路基温度场的总体状况来看,小间距通风管路基对保护冻土路基稳定更加有利。

由于全球升温致使多年冻土呈退化趋势,多年冻土地区路基的热稳定性受到了广泛关注。文章以试验路为模型,通过建立路基非稳态温度场有限元分析模型,分析了多年冻土区通风管管径对路基温度场的影响变化特征,为保证路基热稳定性及保护冻土区工程提供参考。

介绍了青藏铁路清水河冻土试验段工程概况、通风管路基的原理、适用范围及施工方法。指出通风管路基在青藏铁路多年冻土区推广采用 ,效果良好 ,在施工中操作简单 ,施工质量易控制