高海拔冻土区通风管路基管内风速及影响因素研究.docx

【摘要】 本研究聚焦于高海拔冻土区通风管路基中的关键参数——管内风速，以及影响风速的各种因素。多年冻土地区的路基工程由于受到气候变暖和沥青路面吸热特性的影响，导致多年冻土层温度升高，路基稳定性面临威胁。为解决这一问题，研究人员采用了热管、块石和通风管等主动冷却技术。通风管内的风速对于冷却效果至关重要，因为它直接影响了对流换热效率，从而影响路基的温度。同时，风沙堆积可能阻塞通风管，改变通风效率。此外，宽幅路基的设计也会增加基底吸热量，对冻土层的稳定造成负面影响。本文通过现场监测和数值模拟，探究了通风管的埋设高度、管径、外伸长度以及两幅路基间距等因素对管内风速的影响。 【详细讨论】 1. 冷却技术的应用与影响 多年冻土区路基的病害主要是由冻土的冻胀和融沉引起。为了防止路基融化，研究者采用了通风管等技术，通过强制对流换热降低路基温度。通风管的管内风速是这种冷却机制的关键，较高的风速可以提高散热效率，防止冻土层升温。 2. 风速影响因素 研究者通过物理模型和数学模型分析了通风管的四个关键影响因素：埋设高度、管径、外伸长度以及两幅路基之间的间距。管径的大小决定了空气流动的阻力，外伸长度影响通风面积，埋设高度则关系到通风管与周围环境的热交换，而两幅路基的间距可能会影响风速，因为前一幅路基可能会阻挡风的流动。 3. 模型设定与边界条件 物理模型模拟了单幅和双幅路基的风流场，考虑了不同的通风管尺寸和埋设深度，以及路基间距。数学模型则依据实际气象数据，设置了大气压、空气密度、黏度、环境温度等参数，以及边界条件，如风速入口的幂次律分布。 4. 风沙影响与路基尺度 在青藏高原的特殊环境下，风沙活动可能导致通风管堵塞，影响通风效率。另外，大尺度的路基设计会加剧热收支不平衡，增大冻土层的吸热量，影响其稳定性。 5. 分离式路基与通风管效果 为应对宽幅路基带来的热效应，分离式路基被提出，但这种设计可能影响通风管的风速，尤其是两幅路基间距较小时。研究发现，间距的减小会导致后幅路基通风管风速降低，影响冷却效果。 【结论】 对通风管路基中风速特征及其影响因素的深入研究，有助于优化道路工程设计，提高冷却效率，维持冻土路基的稳定，同时也有助于应对气候变化和风沙活动的挑战。通过调整通风管的参数和布局，可以有效改善通风效果，确保冻土区路基的长期安全。未来的研究应进一步量化这些影响因素，为工程实践提供更精确的指导。