基于热量时效性误差分析的冻土路基热扩散系数研究

陆相霖，权 磊，李思李

（交通运输部公路科学研究所，北京 100088）

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近年来，由于道路工程的施工破坏了原生地表的热平衡系统，高海拔寒区路基下永久冻土上限因热量逐年下降，因此对于穿越高海拔冻土区宽幅路基工程而言，探明路基对永久冻土的实时传热量是解决其融沉问题的前提。

关于中低纬度高海拔冻土区的太阳辐射强度与路基内温度变化滞后的问题，保广裕等通过青海省各地区气象站点数据进行高原地区全年辐射强度分布的研究，最高辐射强度出现于5—7月[1]（如图1）；权磊等通过青海省玛多县地区宽窄幅冻土路基不同深度的实测温度数据得出了路基温度峰值出现于8—9月[2]（如图2），热量自路表流入路基深处的过程存在热量累积的时间差，导致路基温度峰值与太阳辐射的不匹配现象产生。

图1 青海省各地区气象站点月太阳辐射变化

图2 青海省玛多县路基不同深度范围月温度变化

关于冻土路基内传热量计算，崔福庆等对青藏工程走廊内多年冻土采用瞬态平面热源法进行导热系数测定[3]；李顺群等建立了冻土导热系数聚合模型并给出正交热传导计算方法来计算导热系数[4-5]；夏锦红等研究冻土的比热构成并依据比热加权叠加法则研究其比热计算方法。

寒区路基下冻土土基的热工参数分析多以稳态的导热系数测定为主，依据温度梯度与导热系数确定瞬时的热通量，但外界热量输入是非稳态过程，热扩散系数将直接反映土体温度变化的能力，弥补了常用的导热系数单一参数计算无法与温度监测手段有效结合的短板。……