青藏铁路冻土路基融沉防治

时间：2020-10-22

为研究热棒对多年冻土区路基的冷却效果,根据青藏铁路试验段的路基设计资料及青藏高原的气候条件,研究了对热棒间距为3,4,5和6 m的热棒路基地温场在竣工后*1年、*10年和*30年的10月份沿路基横向和纵向的分布规律。热棒对路基有明显的降温作用,且在长期运营中热棒可以保证路基的稳定;随着热棒间距的增大,热棒对周围土体的整体冷却效果逐渐减弱,对于青藏高原试验段中的地质气候条件和热棒类型,其有效冷却半径约为2.0 m左右,热棒之间合理间距不应**过4.0 m [4]  。
热棒在煤自燃防治领域的应用
地面煤堆和矸石山自燃的问题是煤炭开采和储运过程中遇到的诸多难题之一。热棒在无源冷却系统中具有强大的热量传输能力,使用热棒加快煤堆热量散失速率 [2]  ,破坏蓄热环境,进行深部移热的方法,防止煤堆(矸石山)自燃 [3]  。热棒对煤堆自燃升温过程具有较明显的抑制降温效果,煤体与热棒距离越近,降温效果越明显;热棒的累积移热量和降温能力随时间的增加而不断增大 [2]  。                                                               简介
据了解，热棒是一种由碳素无缝钢管制成的高效热导装置，5米埋入地下，地面露出2米。具有*特的单向传热性能:热量只能从地面下端向地面上端传输，反向不能传热。在冬季，热管内工作介质由液态变为气态，带走管内热量;在夏季，热棒则停止工作。*特的冷却地温的作用使热棒堪称"魔棒"。
热棒的结构大致为一个密闭空心长棒,内装有一些液氨,液氨沸点较低,在冬季土中热量使该液体蒸发,到**部，通过散热片将热量传导给空气，冷却后又液化回到下部，保持冻土冷冻状态不松软。在夏季，液体全部变成气体，气体对流很小，热量向底部传导很慢        制造
中圣研制开发了中国人自己的冻土治理技术--低温热棒，成功解决了40多年来一直困扰中国科学家和青藏铁路建设者的重大技术难题--青藏铁路路基多年冻土层夏季融沉、冬季冻胀的不稳定问题。该产品获得了中国科学院和青藏铁路*组的充分肯定，被*为青藏铁路冻害处理的一技术储备。我公司是全国交通工程设施标准化技术**热棒工作组承担单位，组织起草热棒国家标准。公司制定的热棒标准获得"中国标准创新贡献奖"。
热棒上部(放热段)装有散热片，热棒的下部(吸热段)直接埋入多年冻土中。针对青藏铁路多年冻土区的冻土层，在相当长的时间段，环境温度低于热棒吸热段周围冻土层温度，热棒中的液体工质吸收冻土中的热量，蒸发成汽体;蒸汽在管内压差的驱动下，沿热棒中心通道向**动至热棒上部，遇到较冷的管壁后，放出汽化潜热，冷凝成液体，在重力作用下，沿管壁流回吸热段再蒸发。如此循环往复，把自然界大气中的冷量源源不断地传输到地基冻土中。由于热棒单向传热的特点，夏天大气中的热量就不会通过热棒传到冻土中。
通过热棒的单向导冷作用，冬天在地下冻土层中储存大量冷量，在夏季使冻土不致融化，形成"永冻层"，提高了冻土的强度;可有效防止以冻土为路基的铁路、公路在运行时的融沉。该技术可广泛应用于冻土地带的铁路、公路、桥梁、涵洞、隧道、固变电铁塔等工程建设。

词条
词条说明
什么是热棒路基？
热棒技术是一种无须外加动力源的冷冻技术，应用热棒技术可以通过外加不对称冷量的输入来平衡温度场，既能冷却路基土体，同时也能使路基温度场对称、路基变形均匀。热棒是在密闭真空腔体注入低沸点工质(如氨、氟利昂、丙烷、CO，等)而构成，管的上部(散热段)装有散热片，管的下部(蒸发段)埋入多年冻土中，中间为绝热段。在寒冷季节空气温度低于冻土温度，热管中的液体工质吸收冻土中的热量，蒸发成气体。蒸汽在压差的驱动下
热棒的主要性能目标和特性
传热元件的主要性能目标轴向热流密度 ≥28MW/㎡当量导热系数 ≥14MW/m℃ 放射总量活度α 1.4×10-1Bq/g 放射性活度β 1.7×10-1Bq/g 使用寿命 ≥150000h 使用方式重力，非重力结构形式管状，管状压扁，管状折弯，板状，管-管组合，板-板组合，管-板组合使用曲温低温元件—-60℃至80℃，中温元件—30℃-300℃，高温元件300℃-1100℃ 使用材
热棒在寒区工程应用的主要方式、方法与效果
在寒区，受制于季节冻土或常年冻土的的影响，几乎所有铁路、公路、管线工程、桥梁、涵洞、隧道、机场跑道、通讯线路塔、输电线路塔、水利工程及港口工程等项目，均会受到冻土的制约与影响，使相关工程基础均会不同程度的出现冻胀和融沉变形，从而不仅制约了相关项目的使用安全，同时使部分项目根本无法得以实施，严重制约并影响了相关地区的经济建设与发展。热棒作为一种*外界能源而能够对地基实施冷却的方法，使其成为在寒区
热棒的原理
传热技术和原理传热技术概述：传热技术是指采用多种无机元素的混合物作（传热介质）为主要导热介质注入到各类金属(或非金属)管状、板状腔体内，经密封成型后，形成具有高速传热性能的一种新型传热技术。传热介质为液态混合物，介质受热激发后沿腔壁将受热端热能向冷端迅速传递。元件在传热过程中其外表面具有良好的均温性，表明元件具有良好的传热性能。通过试验发现，在元件长度方向表面均布若干温度测点