根據(jù)我國民航發(fā)展規(guī)劃,未來幾年將在東北多年凍土區(qū)進行大規(guī)模機場建設(shè)。多年凍土區(qū)跑道建設(shè)的難點在于多年凍土性質(zhì)極不穩(wěn)定,易受溫度影響,并且目前針對機場跑道溫度控制技術(shù)的研究尚屬空白。本文借助于有限元軟件,在考慮全球氣候變暖的條件下,研究了天然土基溫度場和不含溫控措施跑道土基溫度場的長期變化規(guī)律,討論了碎石填充層主要物理參數(shù)對碎石層降溫效果的影響,分析了組合措施和單一措施的降溫效果,以及不同年均溫度下碎石層的降溫絕對值及最佳降溫率。主要工作與成果如下:1、利用含有制冷系統(tǒng)的低溫實驗室,進行室內(nèi)碎石降溫試驗,監(jiān)測土基溫度場的變化,同時建立全尺寸有限元模型,對比試驗?zāi)Ｐ秃蛿?shù)值模擬溫度場,分析誤差產(chǎn)生原因,以驗證該有限元建模方法的正確性。2、根據(jù)東北地區(qū)的氣候監(jiān)測資料及工程建設(shè)經(jīng)驗,建立有限元模型,有限元模型跑道結(jié)構(gòu)和道面板厚度均按照規(guī)范設(shè)定。研究了年均溫度為1~-6℃時天然土基和無溫控措施跑道土基溫度場的長期變化規(guī)律,結(jié)果表明跑道的鋪設(shè)使多年凍土產(chǎn)生嚴重退化,為了維持跑道的正常運營,必須采取溫度控制措施保護跑道土基。3、建立含有碎石填充層的有限元模型,研究碎石粒徑及碎石填充層鋪設(shè)位置在年均溫度1~-6℃時的降溫效果,分析碎石填充層單一措施和碎石層+EPS保溫板組合措施的降溫效果,結(jié)果表明:年均溫度相同時,碎石粒徑與其降溫效果正相關(guān),2~4cm碎石降溫效果最差,10~15cm降溫效果最好,其余粒徑降溫效果介于上述兩者之間;碎石層鋪設(shè)位置對其降溫效果影響很大,碎石填充層的位置越靠近跑道降溫效果越好;在年均溫度高于-4℃時,碎石層單一降溫措施降溫效果優(yōu)于碎石層+EPS保溫板組合措施。4、研究了碎石填充層厚度對土基溫度場的影響,得到了碎石填充層的降溫絕對值和最佳降溫率。根據(jù)模擬結(jié)果,同時考慮到寒區(qū)施工難度,結(jié)論如下:在年均溫度為1~-2℃的地區(qū),碎石層的厚度取3m為宜;在年均溫度為-3℃和-4℃的地區(qū),碎石層的厚度以2~3m為宜;在年均溫度為-5℃和-6℃的地區(qū),碎石層厚度以2m為宜。對碎石填充層主要物理參數(shù)的大量數(shù)值模擬表明,在東北多年凍土區(qū)進行機場跑道建設(shè)采用該溫度控制措施具有一定的參考意義。
【學(xué)位單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V351.11
【部分圖文】：

技術(shù)路線

測溫精度可達 0.01℃。CR1000 數(shù)據(jù)采集器和 109 土壤溫度傳感器如圖2-1 所示。（a）CR1000 數(shù)據(jù)采集器 （b）109 土壤溫度傳感器圖 2-1 試驗數(shù)據(jù)采集和傳感設(shè)備

資料[28]，碎石物理熱參數(shù)如表 2.2 所示表 2.2 碎石熱物理參數(shù)粒徑cm密度3kg m 導(dǎo)熱系數(shù)-1 -1W m K4-6 1500 0.407 設(shè)計試驗同一溫度的作用時長，在正式試驗之前進行測試性試驗。將試驗?zāi)Ｐ偷販貓龅淖兓�。觀察模型土溫度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，同一溫為 0.2m 左右，模型底部溫度變化具有顯著的滯后性。試驗溫度能影響到模型底部土體，試驗過程中，每種溫度至少器分布如圖 2-4 所示所示，圖中圓圈代表測溫傳感器。
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本文編號：2889875