青藏铁路斜插式热管路基在不同倾斜角度下冷却效果的数值模拟研究

摘要

热管路基是青藏铁路最为广泛使用的主动保护多年冻土的措施之一.针对应用于青藏铁路多年冻土工程中的热管类型,考虑路基土体中水的相变问题,建立热管-土体-大气系统的物理、数学模型,并用有限单元中的 Carlekin方法给出求解过程;推导出考虑全球气温升高时冻土中热管热流密度随时间的变化规律,采用有限单元数值分析方法,利用青藏铁路清水河的气象、地质资料,研究了热管路基在倾斜角度为0°、10°、20°、30°、45°、60°下对多年冻土的冷却效果及提高路基整体稳定性的作用,研究表明,青藏铁路热管路基的热管在坡脚埋设的倾斜角度为25°～30°时,对于路基中心、路肩及坡脚下多年冻土上限的抬升效果最佳,有利于保证路基的长期稳定性.