永冻土地区飞机跑道地基温度控制技术研究

发布时间：2020-05-10 06:50

【摘要】：通风管路基是一种在国内外普遍采用并且十分有效的保护冻土的主动性工程措施。但其主要应用在冻土地区的公路路基与铁路路基,目前尚没有在机场跑道路基上应用的先例。而且国内外有关于通风管路基应用于多年冻土地区机场跑道方面的研究几乎为一片空白。根据中国民航总局十三五建设规划,未来将在多年冻土地区陆续开展机场建设。但冻土的性质很不稳定,对温度的变化极为敏感是多年冻土地区机场跑道建设中的一大难点。而且在冻土上修建跑道势必会对冻土层的热交换条件造成扰动,使跑道下部多年冻土温度上升,承载力下降,甚至会影响跑道的正常使用。由此可见对于多年冻土地区跑道温控措施的研究已迫在眉睫。因此,本文通过数值模拟软件FLUENT,对通风管路基应用于多年冻土地区机场跑道的可行性进行了研究。主要研究内容与成果如下:1.对东北高纬度多年冻土的分布特征、形成原因以及对其稳定产生影响的各种因素进行了概述,总结了目前在多年冻土区机场建设中需要面临的各种问题。综合跑道的工程性质以及冻土区各种温控措施的作用机理,提出了一种适用于多年冻土区机场跑道的主动性温控措施,基于隔热层、碎石层及通风管三种温控措施的组合措施——透壁通风管跑道道基。2.根据东北多年冻土地区的气候条件、土质特征以及为简化模型作出的基本假设,建立了透壁通风管跑道有限元计算模型。并对透壁通风管的管壁开孔率、埋深、管径、管间距、管内风速以及通风时间等影响降温效果的核心参数进行反复的推导与验证,并最终确定最佳降温效果时各项参数的取值。3.建立透壁通风管内含风阻的跑道模型,对风阻的位置以及透风面积等因素对跑道温度场的变化进行了研究,得到风阻位于通风管正中部且透风面积为30%时降温效果最佳。并对比了有风阻和无风阻透壁通风管的降温效果,最终确定有风阻透壁通风管的降温效果要优于无风阻透壁通风管。4.对透壁通风管跑道长期运行过程中跑道下方冻土的逐月和逐年变化规律进行研究,并每隔5年提取跑道下方冻土的地温进行对比,发现透壁通风管跑道确实具有十分良好的降温效果。5.通过室内缩尺试验与透壁通风管跑道有限元计算模型进行对比,验证了模型计算结果的正确性,同时证明了模型对实际工程应用具有一定的参考价值。
【图文】：

中国民航大学硕士学位论文第一章 绪论景和意义通常是指含冰且温度低于 0℃的各类岩石与土壤，不含冰但温度。然而在自然环境下，冻土层中同时含有冻土与寒土，所以不论土壤温度低于 0℃的地壳均称为冻土区。而冻土分为短时冻土、中永冻土又根据连续程度的不同分为连续分布和不连续分布，连续分布否则为不连续分布。我国冻土面积仅仅排在俄罗斯和加拿。永冻土的面积更是占到了国土面积的 22.3%[1]。而且从图 1-1西北部高山以及东北的大、小兴安岭地区为我国多年冻土的主要山和青藏高原冻土区属于高海拔多年冻土区，，东北大、小兴安岭土区。

中国民航大学硕士学位论文证透壁通风管跑道的长期使用效果。4.室内缩尺试验对温度场变化规律评价通过室内缩尺试验与透壁通风管跑道有限元计算模型进行对比，验证模型计算结果的正确性并评定温度场变化规律的真实性。1.4 技术路线
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V351.11

【参考文献】

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本文编号：2656917