季冻区高铁路基秸秆覆盖下保温效果研究
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季冻区高铁路基秸秆覆盖下保温效果研究  

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作  者:李培涵

机构地区:兰州大学

摘  要:我国东北地区处于季节性冻土区。在季节性冻土区修筑高铁路基,会由于施工工期较长,以及冬季施工不便等诸多因素,需要面临路基越冬的问题。如若在路基越冬时,不对路基进行保温处理,冻害就会深入路基并发展至高含水量高冻胀性的天然地层内,最终对路基土体造成严重破坏。本文以哈大高铁为背景,通过实验室模型试验和计算机模拟,研究用玉米秸秆代替传统保温板,对高铁路基进行覆盖,所能达到的保温效果。研究内容包括:1)通过不同厚度(0cm即裸露、10cm、20cm和30cm)玉米秸秆覆盖下土体的温度场和水分场的实验研究,证明了覆盖情况下的土体温度会高于裸露情况,且覆盖厚度越大,土体的温度越高。但随着覆盖厚度的增加,保温效果的增长速度会会逐渐变慢,两者并非简单的线性关系,所以可在兼顾经济成本和保温效果的情况下选择一个覆盖厚度的最优值。2)对试验得到的不同覆盖厚度下的水分场进行了分析,发现玉米秸秆覆盖可以明显抑制土体水分的蒸发。具体表现为,随着覆盖厚度的增加,土体水分散失越慢,保水效果越好。3)以温度场的负温区和正温区的分界线(零度位置)为标准,近似得到了土体的最大冻深随覆盖厚度的变化规律,发现覆盖厚度的增加会引起最大冻结线的上移。20cm和30cm覆盖情况下,在整个试验过程中,土体中无负温区,而只有10cm覆盖的情况下,负温区才会发展到土体内部。4)对覆盖和裸露两种情况下的土体温度场进行计算机模拟,绘制模拟得到的不同深度处的温度随时间的变化曲线,并与试验进行对比,发现两者吻合较好。更多还原

关 键 词:季节性冻土区 试验模拟 玉米秸秆覆盖 温度场 水分场 冻深 

分 类 号:U213.1[交通运输工程—道路与铁道工程]

 

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