青藏高原工程走廊带典型土导热系数实验研究

发布时间：2020-07-13 21:42

【摘要】：随着我国西部基础设施建设的推进,连接内地和西藏的生命线工程设施面临着许多新的机遇与挑战。尤其是像高速公路这种宽幅路基的建设将会带来巨大的热量,再加上近年来全球变暖气温上升,而解决多年冻土区宽幅路基的热稳定性,确切的热物理参数指标是其不可或缺的前提和基础,而导热系数则是其中最为关键的基础性指标。因此,有必要对冻土地区典型冻(融)土的导热系数进行进一步深入研究。本文主要依托青藏高速(格尔木~拉萨段)工程地质勘察项目,以青藏高原工程走廊带内重塑冻(融)土为研究对象,根据土工实验规范,分析了石蜡对比法在冻土导热系数测试中的不足。通过选用瞬态平面法进行测试,制定了实验的规程及要求,并对重塑冻(融)土的导热系数进行了大量室内实验。本文首先分析了土的类型对导热系数的影响规律,得出了当土体总含水量和干密度在一定范围时,粗颗粒土的冻(融)导热系数均大于细颗粒土,且土体内部孔隙大小对λ_f(冻土的导热系数)和λ_u(融土的导热系数)有较大的影响。其次,绘制了粉质粘土、粉土、全风化岩、砂土、碎石土等5类典型冻(融)土导热系数的柱状分布图,并分别拟合了分布曲线。根据导热系数的分布区间,提出了双因素(干密度?_d和含水量?)制约的曲面拟合公式。最后,分析研究了冻融状态下的重塑土对导热系数的影响规律,即在冻(融)状态下,λ_f和λ_u的差异值主要来源于土的总含水量。同时,分析了不同地区典型冻土比例,即昆仑山、楚玛尔河和开心岭地区的粉质粘土占比较大,北麓河地区的全风化岩类占比较大,风火山和沱沱河地区的砂土类占比较大,温泉地区的碎石土类占比较大。同时,随昆仑山至温泉不同的地貌单元,粉质粘土的λ_u和λ_f平均值整体呈下降趋势,其中温泉地区最小;全风化岩类的λ_u和λ_f平均值均呈先增加后减小,分别在风火山和沱沱河地区最高;砂土类的λ_u和λ_f平均值均先增加后减小,分别在楚玛尔河和北麓河地区最高;碎石土类的λ_u平均值呈先增加后减小再增加,而λ_f的平均值则是先增加后减小,其中楚玛尔河地区的λ_u和λ_f平均值最大。在上述研究的基础上,提出了研究区内典型冻(融)土导热系数的相关规律,为工程走廊带内公路工程设计、施工及防护等提供了热物理参数指标。同时,对区内其它工程建设也具有重要的参考价值。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U412.22

【参考文献】