一种自然对流通风管冻土路基结构的制作方法

本发明涉及多年冻土区路基结构，具体说是一种自然对流通风管冻土路基结构。

背景技术：

在多年冻土区，由于公路黑色沥青路面的强烈吸热作用使得下部多年冻土的退化更为剧烈。路基热融下沉问题至今还未得到很好解决。随着《国家高速公路网规划》的逐步实施，其中约30%将穿越季节冻土区、2%穿越多年冻土区，特别是青藏高速公路将穿越我国最为广阔的多年冻土区。高速公路路面宽度的增加和吸热能力的增加，工程难度加大。目前的块碎石路基、热管路基及其复合路基都存在施工难度大，施工质量难以保证和成本高的不足。现有通风管路基也是利用强迫通风的原理工作。利用强迫通风原理的通风管路基在夏天也会受到热风带入热量的不利影响，造成路基内的温差加大，对路基稳定不利。

因此，研发一种施工方便、造价相对低的路基结构对维持多年冻土区路基的稳定性具有重要意义。

技术实现要素：

鉴于上述，本发明的目的在于提供一种自然对流的通风管路基结构，用以维持多年冻土区路基的稳定。

实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种自然对流通风管冻土路基结构，包括路基、长直立管、斜管、短直立管和防雨雪帽，长直立管放置于路基的阴坡，而短直立管放置于路基的阳坡；长直立管与短直立管通过斜管连接。斜管与地面角度大于25º。

上述的长直立管和短直立管外端设有防雨雪帽，防雨雪帽可以防止雨、雪进入管内。

本发明的工作原理是：

长直立管和短直立管间的压力差，迫使冷空气在斜管内流动，达到对路基制冷的目的。

本发明的优点和产生的有益效果是：

1、本发明可以避免常规强迫通风管铺设高度的问题。即传统通风管路基必须离地面一定高度；本发明的工作原理与其它通风管路基不同，可以贴近地面铺设。

2、本发明路基两侧管口朝上，且有防雨雪帽遮挡，可以防止风积沙、雨水进入管内，而传统水平开口通风管路基有被风积沙堵塞和地面积水灌入的不利因素。

3、本发明能最大程度将冬季冷能收集并存储在基础里，对维持冻土基础的稳定具有重要作用。

4、本发明采用通风管分段，可使施工更加方便。

本发明所涉及的理论控制方程如下：

1、土体区域：

2、通风管区域：

（1）连续性方程：

（2）x方向动量方程：

（3）y方向动量方程：

（4）z方向动量方程：

（5）脉动动能k方程：

（6）耗散率ε方程：

（7）湍流粘性系数方程：

（8）能量方程：

附图说明

图1是本发明的冻土路基横断面图。

图2是普通宽幅冻土路基温度图。

图3是本发明的宽幅冻土路基温度图。

图中：1-长直立管1、2-斜管2、3-短直立管、3-路基填土4、5-防雨雪帽。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面通过实施例予以进一步说明，但并非对本发明的限定。

如图1所示，一种自然对流通风管冻土路基结构，包括路基4、长直立管1、斜管2、短直立管3和防雨雪帽5，长直立管1放置于路基4的阴坡，短直立管3放置于路基4的阳坡；长直立管1与短直立管3通过斜管2连接。

上述的长直立管1和短直立管3外端设有防雨雪帽5。

上述斜管2与地面角度大于25º。

为了证实上述技术方案的可行性和有效性，本发明利用理论控制方程（公式1-9）和数值仿真试验方法对普通宽幅填土冻土路基和本发明路基结构进行对比研究（图2，图3），通过图2与图3的对比分析，图3中路基温度明显低于图2中的路基温度，更有利于冻土路基的保护，因此本发明路基相较于普通宽幅填土冻土路基具有显著的降温效果。

技术特征：

技术总结
一种自然对流通风管冻土路基结构，包括路基、长直立管、斜管、短直立管和防雨雪帽，长直立管放置于路基的阴坡，而短直立管放置于路基的阳坡；长直立管与短直立管通过斜管连接。斜管与地面角度大于25º。本发明利用长直立管和短直立管间的压力差，迫使冷空气在斜管内流动，达到对路基制冷的目的。本发明路基两侧管口朝上，且有防雨雪帽遮挡，可以防止风积沙、雨水进入管内，而传统水平开口通风管路基有被风积沙堵塞和地面积水灌入的不利因素。本发明能最大程度将冬季冷能收集并存储在基础里，对维持冻土基础的稳定具有重要作用。

技术研发人员：喻文兵;易鑫;韩风雷
受保护的技术使用者：中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
技术研发日：2016.02.03
技术公布日：2017.08.11