青藏铁路低温热管应用的能量基础条件

针对青藏铁路冻土路基工程中广泛应用的低温热管,研究了其工作的能量条件和工作效果.依据观测数据对低温热管的降温效果进行了分析研究,并采用有限元方法,在实测数据作为边界条件的基础上对低温热管的30年长期工作效果的变化趋势进行了数值模拟研究.对实测数据的分析以及数值模拟计算的结果都反映出相同的趋势:热管的应用有效地降低了土体温度,并在长期工作中能够持续降低土体温度.研究表明,在气温升高趋势下,低温热管应用于寒区工程的能量基础条件未有重大改变,并能够在30年的寿命期内持续地发挥作用,使应用这种热管的冻土区路基工程热稳定性得到保证.     

九死一生的探索历程

多少年来,在海拔4500米以上的雪域高原上,绵延540多千米的多年冻土阻挡了人类向青藏高原前进的脚步.为了解决这个世界性工程技术难题,中国的冻土科学研究者对青藏铁路冻土问题进行了深入的研究,涉及的内容之深、投入的人力之多和物力之大、经历的时间之长、研究过程之艰难,可谓举世罕见.     

青藏铁路五道梁地区冻土片石通风路基的气冷效果分析

以青藏铁路五道梁片石路基为研究实例,分析了片石层的工作原理,并与一般路基不同位置处的地温进行了比较,认为片石路基有利于保护冻土地温.在考虑空气对流作用的前提下,对五道梁片石路基进行了地温预测,结果表明,在预测前30年还能有效地保护冻土,而50年后其人为上限出现下凹形态.     

世界难题：天路冻土

地质史神话般地为我们描绘了一个不可思议的沧海变桑田的事实:很久很久以前,现今青藏高原还是一片海洋,叫做“特提斯海”。慢慢地,从遥远的南边漂来一块大陆——“冈瓦纳古大陆”,与欧亚板块相撞,成就了“喜马拉雅造山运动”——地质史上最重大的事件之一。从此,就像美女头顶盘起的发髻,地球上隆起了这么一块最高的地方。在地球上最高的地方修建铁路,人们面临的最大技术难题是:它将穿越绵延数百千米的难以对付的多年冻土。     

利用热管-保温材料复合结构提高冻土区路基稳定性研究

热管-保温材料复合路基是青藏铁路中应用广泛的一种新型路基结构形式.通过数学模型分析,推导出应用于青藏铁路冻土路基中的热管的热流表达式,并用热焓法考虑冻土相变问题,对该路基结构形式及在无保温材料情况下施工20 a后的路基温度场进行数值模拟.数值模拟表明:保温材料能够有效地阻止热量从路基面向下传入地基中,使0℃等温线始终在保温板底层;该路基结构形式为青藏铁路多年冻土区路基的理想结构形式,有利于克服全球变暖的影响.     

青藏高原多年冻土地区不良冻土现象对铁路建设的影响

在青藏高原高海拔地区修建铁路将遇到大片多年冻土 .讨论青藏高原多年冻土的分布规律和不良冻土现象及其对青藏铁路修建的影响 ,提出一个针对铁路建设的工程地质分区方案     

气候变暖条件下青藏铁路抛石路基的降温效果

根据多孔介质中流体热对流的连续性方程、动量方程和能量方程, 应用伽辽金法导出了多孔介质对流换热的有限元公式, 并对传统道碴路基和抛石路基在未来50年青藏高原气温上升2.0℃情况下的温度变化进行了预报分析和比较. 计算结果表明, 在年平均气温大于 -3.5℃或天然地表温度大于 -1℃的地区, 传统道碴路基以下5 m内的冻土将会融化, 路基将产生很大的融沉, 对铁路造成很大的破坏. 而抛石路基除了能抵消气候变暖的影响外, 还能对路基下的冻土制冷, 保证冻土路基的稳定, 不至于使冻土融化. 因此大力推荐该种路基作为青藏铁路高温冻土区的路基结构, 以便最大限度地保护冻土区的铁路.