水-热耦合作用是高寒地区供水渠道劣化失稳的重要因素。以北疆典型供水渠道为研究对象,依据渠道典型断面的监测结果,系统分析供水渠道的温度场和渗流场特征,在此基础上通过数值计算分析湿干冻融耦合循环下供水渠道的水热演化规律,探讨不同运行年份对于渠道水热特性的影响。结果表明:渠基土每年经历了显著的升降温过程以及饱和-非饱和的状态转换,多年来经历了干湿交替、冻融循环的耦合作用过程,其水热问题往往呈现湿干冻融耦合循环的特点。在运行过程中,渠道的水分场、温度场发生显著变化,但这一变化在模型渠道运行3年后已趋于稳定,浅层基土饱和度的增长是造成模型渠道冻胀融沉的主要原因。研究成果可为高寒地区长距离调水工程建设及运维提供科学依据。
水-热耦合作用是高寒地区供水渠道劣化失稳的重要因素。以北疆典型供水渠道为研究对象,依据渠道典型断面的监测结果,系统分析供水渠道的温度场和渗流场特征,在此基础上通过数值计算分析湿干冻融耦合循环下供水渠道的水热演化规律,探讨不同运行年份对于渠道水热特性的影响。结果表明:渠基土每年经历了显著的升降温过程以及饱和-非饱和的状态转换,多年来经历了干湿交替、冻融循环的耦合作用过程,其水热问题往往呈现湿干冻融耦合循环的特点。在运行过程中,渠道的水分场、温度场发生显著变化,但这一变化在模型渠道运行3年后已趋于稳定,浅层基土饱和度的增长是造成模型渠道冻胀融沉的主要原因。研究成果可为高寒地区长距离调水工程建设及运维提供科学依据。
水-热耦合作用是高寒地区供水渠道劣化失稳的重要因素。以北疆典型供水渠道为研究对象,依据渠道典型断面的监测结果,系统分析供水渠道的温度场和渗流场特征,在此基础上通过数值计算分析湿干冻融耦合循环下供水渠道的水热演化规律,探讨不同运行年份对于渠道水热特性的影响。结果表明:渠基土每年经历了显著的升降温过程以及饱和-非饱和的状态转换,多年来经历了干湿交替、冻融循环的耦合作用过程,其水热问题往往呈现湿干冻融耦合循环的特点。在运行过程中,渠道的水分场、温度场发生显著变化,但这一变化在模型渠道运行3年后已趋于稳定,浅层基土饱和度的增长是造成模型渠道冻胀融沉的主要原因。研究成果可为高寒地区长距离调水工程建设及运维提供科学依据。
以青藏铁路典型试验断面为例,通过建立多年冻土路基水热耦合计算模型,研究了填料温度和路基高度对基底高含冰量冻土水热特征的影响以及冻土保护措施对高含冰量地段高路堤的冷却效果。结果表明:路基填筑会导致基底低温-高含冰量冻土变为高温-高含冰量冻土,升温幅度与填料温度、路基高度均正相关;高含冰量地段路堤填筑高度过大易导致融化夹层的出现,引起冻土上限下降,不利于多年冻土路基的热稳定性,普通路基应将填筑高度尽量控制在5 m以内;高含冰量冻土升温后释放大量未冻水,并在负等温线下凹处汇集,进一步对基底多年冻土造成水热侵蚀;基底高含冰量冻土未冻含水率随填料温度增大呈指数增加,随路基高度增大呈对数增加;对于高含冰量地段的高路堤,热棒的制冷效果较块石层更加明显,热棒路基基底多年冻土地温及未冻含水率明显更低,因此高路堤应尽量采取热棒措施,同时加强坡脚位置冻土的水热防护。
以青藏铁路典型试验断面为例,通过建立多年冻土路基水热耦合计算模型,研究了填料温度和路基高度对基底高含冰量冻土水热特征的影响以及冻土保护措施对高含冰量地段高路堤的冷却效果。结果表明:路基填筑会导致基底低温-高含冰量冻土变为高温-高含冰量冻土,升温幅度与填料温度、路基高度均正相关;高含冰量地段路堤填筑高度过大易导致融化夹层的出现,引起冻土上限下降,不利于多年冻土路基的热稳定性,普通路基应将填筑高度尽量控制在5 m以内;高含冰量冻土升温后释放大量未冻水,并在负等温线下凹处汇集,进一步对基底多年冻土造成水热侵蚀;基底高含冰量冻土未冻含水率随填料温度增大呈指数增加,随路基高度增大呈对数增加;对于高含冰量地段的高路堤,热棒的制冷效果较块石层更加明显,热棒路基基底多年冻土地温及未冻含水率明显更低,因此高路堤应尽量采取热棒措施,同时加强坡脚位置冻土的水热防护。
以青藏铁路典型试验断面为例,通过建立多年冻土路基水热耦合计算模型,研究了填料温度和路基高度对基底高含冰量冻土水热特征的影响以及冻土保护措施对高含冰量地段高路堤的冷却效果。结果表明:路基填筑会导致基底低温-高含冰量冻土变为高温-高含冰量冻土,升温幅度与填料温度、路基高度均正相关;高含冰量地段路堤填筑高度过大易导致融化夹层的出现,引起冻土上限下降,不利于多年冻土路基的热稳定性,普通路基应将填筑高度尽量控制在5 m以内;高含冰量冻土升温后释放大量未冻水,并在负等温线下凹处汇集,进一步对基底多年冻土造成水热侵蚀;基底高含冰量冻土未冻含水率随填料温度增大呈指数增加,随路基高度增大呈对数增加;对于高含冰量地段的高路堤,热棒的制冷效果较块石层更加明显,热棒路基基底多年冻土地温及未冻含水率明显更低,因此高路堤应尽量采取热棒措施,同时加强坡脚位置冻土的水热防护。
以青藏铁路典型试验断面为例,通过建立多年冻土路基水热耦合计算模型,研究了填料温度和路基高度对基底高含冰量冻土水热特征的影响以及冻土保护措施对高含冰量地段高路堤的冷却效果。结果表明:路基填筑会导致基底低温-高含冰量冻土变为高温-高含冰量冻土,升温幅度与填料温度、路基高度均正相关;高含冰量地段路堤填筑高度过大易导致融化夹层的出现,引起冻土上限下降,不利于多年冻土路基的热稳定性,普通路基应将填筑高度尽量控制在5 m以内;高含冰量冻土升温后释放大量未冻水,并在负等温线下凹处汇集,进一步对基底多年冻土造成水热侵蚀;基底高含冰量冻土未冻含水率随填料温度增大呈指数增加,随路基高度增大呈对数增加;对于高含冰量地段的高路堤,热棒的制冷效果较块石层更加明显,热棒路基基底多年冻土地温及未冻含水率明显更低,因此高路堤应尽量采取热棒措施,同时加强坡脚位置冻土的水热防护。
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