降雨对封闭块石层对流特征与水热状态的影响试验

来源：中国血液净化杂志2023年第3期北京时间：

作者：韩风雷, 邱凯驰, 喻文兵, 耿永奇, 秦臻, 陆妍

单位：1. 重庆交通大学 山区桥梁及隧道工程国家重点实验室, 重庆 400074;2. 重庆交通大学 土木工程学院, 重庆 400074;3. 中国科学院西北生态环境资源研究院 冻土工程国家重点实验室, 甘肃 兰州 730000"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (41801053); Natural Science Foundation of Chongqing (cstc2019jcyj-msxmX0835); China Postdoctoral Science Foundation (2020M683710XB); Funds of State Key Laboratory of Frozen Soil Engineering (SKLFSE201903); State Key Laboratory of Mountain Bridge and Tunnel Engineering (SKLBT-19-003)

摘要：块石路基作为解决青藏高原多年冻土冻胀融沉病害的关键技术而得到广泛应用。近年来青藏高原呈现湿化显著的趋势，夏季降雨携带的部分热量会快速入渗到块石层，从而影响块石路基的传热特性和水热状态，有必要开展降雨条件下块石路基热力学特性研究。基于室内试验，开展了不同降雨量、不同厚度下封闭块石层水热响应规律研究。结果表明：①在降雨条件下封闭块石层自然对流的发生与降雨量大小和块石层厚度有关。随降雨量增加，1.4 m厚度的块石层自然对流瑞利数最大值逐渐降低。当降雨量达到23 mm时，块石层不发生自然对流；而0.6 m厚度的块石层自然对流瑞利数最大值则随降雨量增加而逐渐增大，自然对流增强。②在降雨入渗作用下，1.4 m厚度的块石层内部与基底土层有升温效应，而0.6 m厚度的块石层基底土层有降温效应。与未来50年青藏高原预测升温速率每年0.052℃相比，降雨入渗对前者下伏土层的升温效应更为显著。③暖季的降雨入渗在短时间内会显著影响基底浅层土的体积含水量。随着降雨量的增加，体积含水量峰值有一定抬升，但每循环周期的峰值大小差异不大。主要是因为在经过冷季低温冻结后，块石体与土层之间的部分空隙被凝结冰填充，降雨难以入渗从而会产生基底水分累积。因此，在多雨地区应加强块石层与土层界面间的防排水措施。研究结果对于评价和预测降雨环境下封闭块石路基的热稳定性具有重要工程意义，并可为新建多年冻土区路基工程结构设计与病害防治提供参考。

关键词：道路工程,水热响应,室内试验,封闭块石层,降雨,对流特征

基金资助：国家自然科学基金青年项目（41801053）；重庆市自然科学基金项目（cstc2019jcyj-msxmX0835）；中国博士后科学基金项目（2020M683710XB）；冻土工程国家重点实验室开放基金项目（SKLFSE201903）；山区桥梁及隧道工程国家重点实验室开放基金项目（SKLBT-19-003）