透壁式通风管_块石复合路基降温效果模型试验及数值模拟_刘戈

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1、第37卷第2期岩土工程学报Vol.37No.22015年.2月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringFeb.2015DOI：10.11779/CJGE201502011透壁式通风管–块石复合路基降温效果模型试验及数值模拟11211刘戈，汪双杰，孙红，袁堃，李金平（1.中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西西安710075；2.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200240）摘要：为研究透壁式通风管–块石复合气冷路基的降温效果，针对年均气温-3.5℃，平均风速2.5m/s，主导风向为西北方向的高原环境条件开展了室内模型试验，对比分析了

2、单一块石路基和透壁式通风管–块石复合路基的孔隙空气对流速度、特征点地温及模型整体温度场变化过程。试验结果表明：在透壁式通风管的疏导作用下，通风管与块石层复合结构能够起到强化路基体对流的效果，复合路基块石孔隙中的空气流速比单一块石路基提高约20%，使得复合路基模型底部的降温幅度是单一块石路基模型的2.2倍。建立了透壁式通风管–块石复合路基数值计算模型，对通风管内空气流速分布、路基温度场变化进行了预测分析。结果表明：空气流速在通风管中心达到最大值4.06m/s，在管壁处流速出-1现跃变陡降，在块石介质区域里速度的数量级为10，与室内试验的结果较为一致。模型试验和数值计算结果均表明复合

3、路基能够起到储存冷量、降低下伏多年冻土地温的作用。关键词：降温效果；模型试验；数值模拟；透壁式通风管–块石复合路基；多年冻土中图分类号：U416.1文献标识码：A文章编号：1000–4548(2015)02–0284–08作者简介：刘戈(1979–)，男，博士，高级工程师，主要从事公路工程及冻土工程科研工作。E-mail:liuge1994@sohu.com。Modeltestandnumericalsimulationofcoolingeffectofventilatedduct-crashedrockcompositeembankment11211LIUGe,WANGShua

4、ng-jie,SUNHong,YUANKun,LIJin-ping(1.CCCCFirstHighwayConsultantsCo.,LTD,Xi’an710075,China;2.SchoolofNavalArchitecture,OceanandCivilEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China)Abstract:Inordertostudythecoolingeffectofventilatedduct-crashedrockcompositeembankment,aseriesofmodelte

5、stsarecarriedoutunderplateauenvironmentconditions.Theaverageannualtemperatureis-3.5℃,theaveragewindspeedis2.5m/s,andthedominantwinddirectionisnorthwest.Theairconvectionvelocityincrashedrock,thechangeprocessoftemperatureatfeaturepointsandthetemperaturefieldofmodelareanalyzed.Theresultsindicate

6、thatanenhancedconvectioneffectinembankmentcanbegeneratedbytheventilatedduct-crashedrockcompositeembankment.Undertheeffectofgroomingbytheventilatedduct,theairconvectionvelocityinthecompositeembankmentis20%higherthanthatinasinglecrashedrockembankment,andthecoolingrateatthebottomofthemodelofthec

7、ompositeembankmentis2.2timesthatofthesinglecrashedrockembankment.Anumericalmodelfortheventilatedduct-crashedrockcompositeembankmentisestablished.Thevelocitydistributionintheventilatedduct-embankmenttemperaturefieldisanalyzed.Numericalcalculat