青藏高等级公路试验工程设计研究

随着国家高速公路网规划的逐步实施,寒区高等级公路的建设逐步提到议事日程上来.结合青藏高等级公路建设的需求,较为系统地分析和讨论了中国科学院西部行动计划青藏高等级公路试验示范工程各试验段的设计研究内容;分析了青藏公路、青藏铁路路基传热过程和强度的本质区别,宽幅路面的传热特点,以及现有的工程措施直接应用于高等级公路中可能造成的影响和不足.在此基础上,结合高等级公路的传热特点,从对流、传导、辐射等方面就设计和试验的工程措施的合理性进行了分析介绍.同时,对整个试验示范工程的观测系统的设计、研究内容也进行细致分析.该试验示范工程的建设和研究必将为青藏高等级公路建设提供科学依据和关键的技术支撑.     

冻土位移的散斑照相测量

针对冻土受力变形的特性，给出了白光散斑照相，激光散射照相和激光显微散照相技术相结合测量冻土位移的方法，分析讨论了各种散斑照相的测量范围，对冻土弹性变形范围内的位移测量实验表明，这是一种有效的测量手段。     

探地雷达在沙漠研究中的应用

目前国内外开展的沙丘形成机理、发育过程的研究多依靠短期的风沙观测分析, 或者对浅层内部构造的取样分析。对于这些研究手段, 难以从三维空间角度对其内部整体构造加以研究, 从而也难以对形成机理、发展变化过程有一个全面的认识。我们利用现代技术在国内率先应用探地雷达开展有关沙丘内部构造和下部古地形的研究工作。研究结果揭示了三垄沙南段的成因主要由风成作用形成, 而与下伏地形无关, 由其内部构造可见三垄沙的形成为典型的在地势平缓地区, 单风向为主作用下形成的新月形沙丘。沙丘的整个内部结构可分为三个区域, 反映了其不同部位的结构特征。同时该研究成果显示应用探地雷达开展有关沙漠内部结构研究是一条非常有效的新途径。     

多年冻土区路基边坡遮阳板降温过程试验研究

基于室内的系统试验,试验条件下研究发现遮阳板对热辐射的遮挡是有效避免路基坡面升温主要的因素;遮阳板下空气对流换热可及时带走遮阳板本身及遮阳板辐射产生的热量,这是避免坡面升温的重要补充;遮阳板下空气的有效流动,可以将坡面温度保持在较一般地表温度更低的水平上.由于遮阳板对下部空气层的限制作用,在遮阳板下产生“烟囱效应”,由此使得遮阳板下的空气流速得以大幅提高.青藏公路遮阳板试验段观测资料证明,通过遮阳板在路基边坡的实施,可以降低整个坡面年平均温度约3.2℃,并较天然地表低约1.5℃.     

饱和正冻土中的水、热、力场耦合模型

土体在冻结过程中 ,不论是融土区、过渡区 (指正在形成的分凝冰及冻结缘区 )还是冻土区所涉及的问题不仅是温度场、水分场问题 ,而且涉及到力学场问题 ,并且力学场对土体的变形过程 (冻胀、压密 )及分凝冰的形成起着重要的作用 .依据连续介质力学、热力学原理 ,提出了土体冻结过程中的三场耦合方程 .并指出 ,土体冻结过程中的体积变化与应力状态、补 -排水条件、冻结条件密切相关 ;体变包含弹性部分、孔隙水变化引起的固结或膨胀部分、相变引起的体变及冻土区粘塑变形部分 ;水分驱动力控制着水分迁移量 ,它是由土基质势、溶质势、冰基质势、孔隙水压力及重力势组成 ;冻结缘现象是由于该区各点处的水分驱动力与相变温度同时满足相变条件而形成 ,冻结缘区含冰量的多少取决于冷能供给情况 ;分凝冰的形成及发展是引起较大冻胀的主要来源 ;分凝冰的形成条件由温度场及力学场统一控制 .即温度要达到相平衡条件 ;孔隙水应力除用于抵抗土骨架有效应力外 ,还需克服土颗粒间的粘聚力     

通风路基通风管管内空气流动特性研究

基于青藏高速公路试验工程的实测资料,利用数值模拟系统分析了通风路基通风管内的空气流动特性和变化规律.研究表明,当外界环境风速一定时,通风管内不同区域流动特征显著不同,表现为较为明显的三段性：在入口扰动区段,管内空气紊流强度最大;中部为完全湍流区,紊流强度最弱;出口射流影响区的紊流强度介于入口扰动区和完全湍流区之间.随着外界环境风速的增加,管内空气流速相对环境风速增加的量值随之增加,总体呈现非线性快速增加的趋势;入口扰动响应的长度和紊流强度增加最显著;尾部射流影响区由于受到空气流动惯性等因素影响,其长度以非线性加速减小,其空气运动轨迹的振动幅度以非线性加速提高.管内各区域空气流动特性的不同是造成通风管不同部位局部换热量差异的根本原因,这些流动特性的存在进一步叠加,或是导致通风管路基阴阳坡效应的重要因素之一.