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基于热棒防灭火技术的煤自燃区域热迁移特征

中南大学学报（自然科学版） 2020年第4期51卷 1135-1144页

作者：李贝高伟邓军毕明树马砺大连理工大学化工学院辽宁大连116024 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054

为进一步掌握煤自燃蓄热区域的热迁移特征,系统论述煤自燃热棒防灭火技术原理、治理流程和工艺方法,基于自行设计的煤堆-热棒实验测试平台,分析煤堆-热棒-空气系统热阻网络,研究热棒作用下煤堆内部热量迁移行为及效果评估参数。研究结... 详细信息

为进一步掌握煤自燃蓄热区域的热迁移特征,系统论述煤自燃热棒防灭火技术原理、治理流程和工艺方法,基于自行设计的煤堆-热棒实验测试平台,分析煤堆-热棒-空气系统热阻网络,研究热棒作用下煤堆内部热量迁移行为及效果评估参数。研究结果表明:热棒的强化散热特性能够持续加快煤堆内部热量散失,煤堆-热棒-空气系统的总热阻是4.1937℃/W,热棒工作167 h的散热量为3.30 MJ,煤堆温度最大降幅达到33.2℃,降温率为39.6%。实验条件下热棒对煤堆的有效降温半径为0.37 m,煤堆内各测点温度均被控制在自燃临界温度范围以内,煤堆因自燃引起的温度升高过程受到显著抑制,煤堆氧化升温速率被削弱。随着离热棒边缘距离增大,热棒对煤堆内部温度场的分布影响逐渐减小。工业试验现场地面以下0.40 m和1.70 m这2根热棒安装部位处的温度均在75℃以下,煤自燃受到明显抑制。热棒对于煤自燃高温区域的降温优势明显,对于煤自燃防治工程来说,根据煤自燃灾害"防-控-灭"分区综合治理思想合理设计热棒防灭火技术方案,防止复燃,能够最大限度地提高煤自燃治理工程的有效性和经济性。

关键词：煤自燃热棒煤堆煤矸石堆热量迁移

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青藏铁路冻土路基热棒应用效果试验研究

中国铁道科学 2008年第6期29卷 6-11页

作者：李永强吴志坚王引生孙军杰兰州大学土木工程与力学学院甘肃兰州730000 中铁西北科学研究院有限公司甘肃兰州730000 中国地震局兰州地震研究所甘肃兰州730000 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000

通过青藏铁路沿线典型冻土路段热棒试验路基和对比路基的地温及变形现场监测,研究热棒对多年冻土路基的保护效果。通过对埋置在正线试验路基左侧不同规格热棒周围地温的监测,研究热棒构造对路基降温效果的影响。试验结果表明,热棒显著... 详细信息

通过青藏铁路沿线典型冻土路段热棒试验路基和对比路基的地温及变形现场监测,研究热棒对多年冻土路基的保护效果。通过对埋置在正线试验路基左侧不同规格热棒周围地温的监测,研究热棒构造对路基降温效果的影响。试验结果表明,热棒显著抬升路基下部多年冻土的天然上限,其最大平均抬升值达1.66 m;斜插方式埋置热棒能使最大融化深度曲线更快地趋于平缓,达到对路基下部多年冻土的整体保护;热棒路基的累计变形远小于未设置热棒的对比路基;热棒的产冷功率越大,其降温效果越好,降温范围也越大。

关键词：冻土路基热棒地温变形青藏铁路

基于热棒功率变化下多年冻土区输电塔热棒桩基的长期降温效果预测

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岩石力学与工程学报 2019年第7期38卷 1461-1469页

作者：周亚龙郭春香王旭蒋代军刘德仁何菲胡渊兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点试验室甘肃兰州730070

青藏铁路建设中输电塔穿越多年冻土地区,最大的难题是解决输电塔桩基的长期热稳定性问题。为研究热棒应用于输电塔桩基的长期降温效果,基于冻土传热学相关知识,考虑全球气候变暖、冻土相变、混凝土水化放热、热棒功率变化等因素,结合青... 详细信息

青藏铁路建设中输电塔穿越多年冻土地区,最大的难题是解决输电塔桩基的长期热稳定性问题。为研究热棒应用于输电塔桩基的长期降温效果,基于冻土传热学相关知识,考虑全球气候变暖、冻土相变、混凝土水化放热、热棒功率变化等因素,结合青藏铁路望昆—不冻泉段电力塔热棒桩基的现场试验,建立热棒桩基的三维有限元模型。计算分析50 a内热棒功率和桩土体系温度场。计算结果表明:最初2 a内的计算值与实测值吻合度较高,说明数值计算能较好的模拟此场地桩土体系温度的动态变化;在热棒的全寿命周期30 a内,热棒功率呈非连续波浪递减式变化;热棒桩基能有效增加冷储量,降低土体地温,第5年桩周土体地温降至最低,融化深度最小,第30年可提高冻土上限48cm;建议在热棒寿命结束后的第2年更换新的热棒或进行其他工程处理措施保持输电塔基础的热稳定。

关键词：土力学多年冻土电力塔基热棒降温效果

高原多年冻土区隧道浅埋段热棒群防护工程效果评价

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岩石力学与工程学报 2017年第A1期36卷 3416-3422页

作者：李奋刘锟蔡汉成杨永鹏程宏伟中铁西北科学研究院有限公司甘肃兰州730000 青海地方铁路建设投资有限公司青海西宁810000

以G214公路高原多年冻土区姜路岭隧道浅埋段热棒群防护工程为例,通过对隧道天然工况下和热棒群防护下的隧道围岩地温变化特征及冻融圈变化规律的研究,评价了利用热棒群对高原多年冻土区隧道浅埋段进行主动热防护的工程效果。研究表明:... 详细信息

以G214公路高原多年冻土区姜路岭隧道浅埋段热棒群防护工程为例,通过对隧道天然工况下和热棒群防护下的隧道围岩地温变化特征及冻融圈变化规律的研究,评价了利用热棒群对高原多年冻土区隧道浅埋段进行主动热防护的工程效果。研究表明:天然工况下隧道施工产生的冻融圈范围大于2.2 m;冻融圈回冻时间大于4 a;在热棒群防护下姜路岭隧道出口左洞洞侧人为冻土上限抬高0.5 m;隧道洞顶冻融圈的回冻时间为1 a,洞侧冻融圈回冻时间为2~3 a;地温总体上呈现出类似于正余弦曲线的变化形式,暖季地温较大,寒季地温相对较小,且随着时间推移,同期地温在逐渐降低;评价认为利用热棒群对多年冻土区隧道浅埋段进行主动热防护可以快速消除施工给隧道冻土围岩带来的热干扰,维持洞周冻土围岩的稳定,同时在洞周形成冻土防渗帷幕,阻隔冻结层上水向隧道结构方向的渗入,是一种有效保护隧道多年冻土环境的工程措施。

关键词：土力学多年冻土隧道浅埋段热棒地温特征工程效果

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青藏高原多年冻土区热棒路基设计计算

中国铁道科学 2006年第5期27卷 17-22页

作者：徐兵魁熊治文中铁西北科学研究院有限公司甘肃兰州730000

结合青藏铁路试验工程，在分析热棒路基热周转特性的基础上，建立热棒路基热工计算模型，阐述热棒路基的设计计算过程，讨论设计计算中基本参数的选取，热棒产冷量的计算，产冷量与间距、蒸发段长度、散热面积的关系，安全系数的选取。... 详细信息

结合青藏铁路试验工程，在分析热棒路基热周转特性的基础上，建立热棒路基热工计算模型，阐述热棒路基的设计计算过程，讨论设计计算中基本参数的选取，热棒产冷量的计算，产冷量与间距、蒸发段长度、散热面积的关系，安全系数的选取。青藏铁路多年冻土区清水河试验段热棒路基的设计计算结果表明：采用直径76mm、散热面积3．27m^2、蒸发段长度5m的热棒，能够很好地起到保护多年冻土的作用，其产冷量达1900MJ。热棒的合理纵向间距应在3．5～4．0m；安全系数在1．1～1．2。相比之下，散热面积、蒸发段长度对产冷量的影响较明显，热棒直径的影响较弱。

关键词：多年冻土区路基热棒青藏铁路设计计算

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青藏铁路热棒路基结构形式及工作状态分析

北京交通大学学报 2006年第4期30卷 22-25,30页

作者：李宁魏庆朝葛建军北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 铁道第一勘察设计院西安710043

热棒是一种有效的主动降温工程措施.由于施工简便,制冷效果显著,在青藏铁路多年冻土路基工程中得到广泛应用,并且可以做为多年冻土路基工程病害处理的重要措施.为研究热棒路基的应用结构形式,在青藏铁路清水河试验段和安多试验段对各种... 详细信息

热棒是一种有效的主动降温工程措施.由于施工简便,制冷效果显著,在青藏铁路多年冻土路基工程中得到广泛应用,并且可以做为多年冻土路基工程病害处理的重要措施.为研究热棒路基的应用结构形式,在青藏铁路清水河试验段和安多试验段对各种路基结构形式下热棒的工作状态进行了观测研究.研究表明,热棒在青藏高原多年冻土区使用的每年有效制冷工作时间长达7个月,冷却半径大于2.5 m.斜插方式布设热棒路基对路基体下土层的制冷效果更好,并且有利于消除由于“驼峰”效应而引起的路基纵向裂缝,是一种优于直插式热棒的路基结构形式.

关键词：青藏铁路热棒路基结构形式

热棒在根拉公路岛状多年冻土路基工程中的应用研究

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冰川冻土 2018年第5期40卷 943-950页

作者：吴金权辛洋洋徐文玺孙田内蒙古公路交通投资发展有限公司海满高速公路项目建设管理分公司内蒙古呼伦贝尔021000 中圣科技(江苏)有限公司江苏南京211112 中国科学院南京冻土工程中心江苏南京211112

热棒技术是国内外寒区工程中广泛使用的主动冷却地基的有效方法和关键技术。针对根河至拉布大林公路独特的气候和岛状多年冻土条件,设计间距4 m热棒来保护多年冻土路基,对比分析直式热棒和L型热棒路基的降温效能,实测结果表明:经过2个... 详细信息

热棒技术是国内外寒区工程中广泛使用的主动冷却地基的有效方法和关键技术。针对根河至拉布大林公路独特的气候和岛状多年冻土条件,设计间距4 m热棒来保护多年冻土路基,对比分析直式热棒和L型热棒路基的降温效能,实测结果表明:经过2个冬季工作,热棒降低周边半径2. 5 m范围路基温度平均降温幅度超过4℃,能有效抵御夏季路面传下热量,有效地保护多年冻土上限不下移,热棒间距4 m是合理的;与直式热棒相比,L型热棒能更快散发黑色路面传下的热量,L型热棒对于宽幅路面下部冻土保护具有更好的工程效果。

关键词：岛状多年冻土根拉公路热棒

热棒技术在国道214线共和-玉树高速公路宽幅冻土路基中应用的数值模拟研究

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冰川冻土 2014年第4期36卷 987-993页

作者：徐安花青海省交通科学研究院青海西宁810008

高速公路路基幅面宽度的成倍增加,沥青路面的吸热效应更为显著,工程对其下伏多年冻土的热影响更为显著.热棒、热棒保温板复合结构等传统工程措施能否保护宽幅高速公路下冻土稳定是一个亟待回答的问题.根据带相变热传导有限元方法,对共和... 详细信息

高速公路路基幅面宽度的成倍增加,沥青路面的吸热效应更为显著,工程对其下伏多年冻土的热影响更为显著.热棒、热棒保温板复合结构等传统工程措施能否保护宽幅高速公路下冻土稳定是一个亟待回答的问题.根据带相变热传导有限元方法,对共和-玉树高速普通路基、热棒路基和热棒保温板复合结构路基在未来全球变暖情形下的地温场特征进行了数值模拟分析.结果表明:在年平均气温为-3.5℃或地表年平均温度为-1℃的多年冻土地区,普通路基和热棒路基在全球变暖条件下路基下伏冻土都将发生融化,宽幅公路路基将会产生显著融沉变形,不能保证宽幅公路路基20 a使用期内的稳定性.热棒保温板复式结构显示了较好的冷却路基效果,在第20年路基下多年冻土人为上限高于原天然上限,路基下富冰冻土仍处于冻结状态,可以保证宽幅沥青公路在服务期内的热稳定性.

关键词：多年冻土保温板热棒地温场宽幅路基

柴达尔-木里铁路冻土路基热棒冷却效果的试验研究

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冰川冻土 2009年第4期31卷 688-694页

作者：周勇董献付张波张鲁新宋瑞芳青海省地方铁路筹建办公室青海西宁810008 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 青海省交通工程监理处青海西宁810008

柴达尔-木里铁路位于青藏高原东北部的祁连山南麓,沿线有超过75 km路基展布于大通河两岸的多年冻土湿地,其中,高温、高含冰量冻土路段超过35 km,冻土工程地质条件极差.出于冷却冻土、稳定路基的考虑,在沿线多处路段采用了热棒.柴木铁路... 详细信息

柴达尔-木里铁路位于青藏高原东北部的祁连山南麓,沿线有超过75 km路基展布于大通河两岸的多年冻土湿地,其中,高温、高含冰量冻土路段超过35 km,冻土工程地质条件极差.出于冷却冻土、稳定路基的考虑,在沿线多处路段采用了热棒.柴木铁路沿线气象观测资料表明,冬季平均气温低,夏季有促进热棒工作的负温天气过程,再加上年平均风速较高,为提高热棒的冷却效果提供了有利的气候条件.根据在DK99+100、DK99+200和DK99+355三个热棒措施断面2007-2009年的地温监测结果,发现柴木铁路试验段的热棒可以有效地降低湿地型多年冻土的温度,提升冻土路基下的人为上限.

关键词：柴木铁路热棒冻土路基湿地