[發明專利]一種增進通風管路基通風效能的方法

有效

• 申請號: 201610152051.5
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN107201705B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 俞祁浩;李曉寧;游艷輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院西北生態環境資源研究院
• 主分類號: E01C3/04
• 分類號: E01C3/04;E02D27/35
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 李艷華

本發明涉及一種增進通風管路基通風效能的方法，該方法是指在路堤邊坡一側或兩側的位置埋設鴨嘴型管口。所述鴨嘴型管口包括呈封閉的頂面、呈開口的外截面和底截面，并與通風直管相接，其整體外形最大截面水平寬度為所述通風直管的1~3倍；所述外截面垂直于所述通風直管的軸線。本發明可以有效改善空氣在通風管入口段的流場條件，顯著增大通風管管內空氣的流速和通風管路基的對流換熱強度，為有效發揮通風路基工程措施保護凍土路基的作用奠定重要基礎。

技術領域

本發明涉及凍土工程技術領域，尤其涉及一種增進通風管路基通風效能的方法。

背景技術

在我國青藏高原、東北等多年凍土區，通過長期的演化、發展和變化，形成了厚達幾米、甚至十幾米、各具形態的厚層地下冰。隨著氣候環境的變化、人類工程活動的影響，導致凍土和地下冰退化和融化，從而導致各種工程災害的產生，對各種重大工程建筑穩定性產生重要影響。

面對國家“十三五”戰略規劃的出臺，青藏高速公路即將面臨修筑，但是，高速公路與普通公路相比，普通公路與鐵路相比凍土問題都更為突出。已有研究表明（俞祁浩等. 我國多年凍土區高速公路修筑關鍵問題研究. 中國科學（技術科學），2014，44（4）: 425 ~432），由于黑色路面的強烈吸熱、瀝青路面隔水和阻止水分蒸發散熱的影響，使得相同條件下公路路基的吸熱強度是鐵路的3 倍多，且路基吸熱的主要途徑主要集中在路堤的中心部位，并難以向周圍凍土散熱。而高速公路與普通公路相比，更加劇了該種現象的出現。當公路路基寬度增加約1 倍時，路堤底面的吸熱強度增加約0.6 倍，路基吸熱進一步聚集在路基的中心部位，由此產生更加明顯的“聚熱效應”，并導致凍土更加快速的退化。

面對更高的技術標準、更寬的公路路面，高速公路與凍土之間的熱作用更加顯著，在多年凍土區修筑高速公路將會面對更為突出的凍土問題和修筑技術難題。由于傳熱途徑、強度等方面的根本改變，通過青藏鐵路等獲得的成功經驗、先進技術難以在青藏高速公路建設中直接應用。

通過保護凍土工程措施的采用，主動冷卻凍土基礎，是保證凍土工程長期安全運營、穩定的關鍵途徑。而在這些措施中，有效調控凍土工程的對流換熱過程，是一種保護凍土基礎的重要方法。在該領域，以往技術創新主要在于通風路基通風換熱方式、或通風管與其它措施的復合結構等方面的創新，如：“復合溫控通風路基”（專利號：ZL200410002135.8）主要針對路基不同季節換熱方式的創新，通過抑制暖季熱量的影響，到達增強降溫效能的目的；“復合通風聚冷路基”（專利號：200510043153.5），通過通風管與塊石的層的組合，通過改善塊石層對流換熱、導熱的工作條件，達到整體主動冷卻路基的目的。但是，關于通風管通風換熱效能方面的創新技術尚未欠缺。

對流換熱面換熱效能的迪圖斯貝爾特公式：

其中：h為對流換熱系數，λ為靜止空氣的導熱系數，Re為雷諾數，Pr為普朗特數，L為特征長度，μ為動力粘度，Cp為定壓比熱容，ρ空氣密度，v為運動速度，l為特征長度。

由公式可以看到，在預制混凝土通風管管壁粗糙度相對穩定，在空氣物理性質和管道的管徑不變的情況下，換熱系數主要取決于通風管內空氣流速。且換熱系數與空氣流速成正比關系，即增加管內流速是提高換熱系數，是增加換熱強度的最有效方法。因此，本發明最主要針對的就是改善通風管內部空氣流動過程、增強空氣流速這一問題而進行。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種成本低、穩定性好的增進通風管路基通風效能的方法。

為解決上述問題，本發明所述的一種增進通風管路基通風效能的方法，其特征在于：該方法是指在路堤邊坡一側或兩側的位置埋設鴨嘴型管口；所述鴨嘴型管口包括呈封閉的頂面、呈開口的外截面和底截面，并與通風直管相接，其整體外形最大截面水平寬度為所述通風直管的1 ~ 3倍；所述外截面垂直于所述通風直管的軸線。

所述頂面為曲面、半圓面、平面中的一種或兩種及以上組合。