寒区路基主动热调控系统的试验研究

作者：胡田飞; 王力; 岳祖润^*; 徐丽霞; 孙铁成

来源：土木工程学报, 2023, 56(10): 160-189.

DOI：10.15951/j.tmgcxb.22050538

• 路基冻胀
• 主动供热
• 热调控系统
• 供热温度
• 冻结深度
• 制热系数

针对寒区路基冻胀病害，提出1种利用地温能的主动供热方法。采用地源热泵技术，设计1款路基专用热调控系统及分布式供热方案。搭建足尺路基试验平台，并制作与安装实体热调控系统，测试其在冬季的供热性能和路基热学调控机制。试验表明：在启停比2h∶1h运行模式下，热调控系统可以输出17～33℃的供热温度，在冬季寒冷天气下的运行性能稳定；集热温度范围为-18～-8℃,能够高效收集地温能。供热段向路基的热扩散过程具有空间滞后性，竖向升温效应可以在4d内扩散至整个基床表层，升温幅度随着与供热段距离或时间的增大而逐渐减小。路基纵向升温效应在第4d时的扩散距离为125cm。供热段的倾斜布置形式有助于平衡路肩和路基中心的冻结差异，防止不均匀冻胀。路基冻结深度变化受到大气环境和热调控系统的双重控制，供热16d后冻结深度由74cm降低至17cm以内。热调控系统制热系数可达5.8以上，但随着运行时间的延长而减小。建议路基采用人工供热和保温措施相结合的复合热防护方案。

• 单位
  石家庄铁道大学; 土木工程学院