寒區(qū)地下輸水管道合理埋置深度的研究.pdf

1、凍土也稱作含冰土,是由冰晶體、多孔介質(zhì)土骨架和未凍水共同組成的一類復(fù)合型土體。按照凍結(jié)時(shí)間的長短可分為短時(shí)凍土、季節(jié)凍土和多年凍土。溫度的變化很容易引起凍土性質(zhì)的改變,凍土對溫度很敏感,它的長期強(qiáng)度要比瞬時(shí)強(qiáng)度小的多,凍土地區(qū)的工程要面臨凍脹和融沉兩大主要的危害問題。凍害破壞是對于經(jīng)過季節(jié)性凍土和多年凍土區(qū)的管道中最普遍的隱患問題。因?yàn)樗亢蜏囟鹊母淖儤O易導(dǎo)致凍土環(huán)境的變化,且管道的散熱需要一定時(shí)間,所以對下伏凍土的破壞不會直接的顯現(xiàn)出

2、來,而是要過一段時(shí)間才慢慢地表現(xiàn)出,所以說破壞具有一定的滯后性。因此,一定對誘發(fā)凍土工程安全隱患的凍脹融沉問題進(jìn)行深入細(xì)致研究以確保管道安全穩(wěn)定運(yùn)行,分析凍土溫度場,了解土壤的凍脹過程、融沉過程,未雨綢繆,采取積極有效的預(yù)防凍融危害措施,對應(yīng)用科學(xué)有效的防害方法具有重要的作用。
　　土壤是一種天然的多孔介質(zhì),論文應(yīng)用滲流力學(xué)和傳熱學(xué)的理論,建立凍土區(qū)管道的物理數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行凍土區(qū)埋地管道周圍土壤溫度場的數(shù)值模擬分析。
　　本

3、文的主要工作:
　　(1)詳細(xì)分析了影響管道埋深的各種因素,進(jìn)行了凍土環(huán)境中埋地管道的熱工理論分析與計(jì)算,得出如下結(jié)論:離地面越近,外部大氣溫度對土壤溫度的影響就會越明顯;土的溫度變化相對于氣溫變化存在滯后現(xiàn)象。
　　(2)寒冷地區(qū)埋地管道埋深的數(shù)值計(jì)算及模擬分析
　　根據(jù)管道的初始輸水溫度、大氣溫度變化、土壤周期性變化的初始溫度、地表的不同日平均溫度情況、土壤有沒有凍結(jié)等因素對管道周圍溫度的不同影響,確立了管道模型的

4、初始條件和邊界條件。利用有限元軟件對寒冷地區(qū)某小區(qū)輸水管道周圍一定范圍內(nèi)的土壤溫度場發(fā)展情況進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算模擬,分析了在埋設(shè)深度不同的管道周圍土壤溫度場的變化情況,從而確定輸水管道比較合理的埋置深度。
　　(3)對埋管技術(shù)進(jìn)行了探討。
　　經(jīng)驗(yàn)證實(shí):給水管道能在土壤溫度為-4~-5℃的季節(jié)性凍土層中安全穩(wěn)定的運(yùn)行,但還是要需要土壤的凍脹性等因素的影響,確定管道的埋深時(shí)要注意。
　　埋設(shè)在季節(jié)性凍土中的給水管道,只要管道