[发明专利]一种增进通风管路基通风效能的方法

说明书

本发明涉及一种增进通风管路基通风效能的方法，该方法是指在路堤边坡一侧或两侧的位置埋设鸭嘴型管口。所述鸭嘴型管口包括呈封闭的顶面、呈开口的外截面和底截面，并与通风直管相接，其整体外形最大截面水平宽度为所述通风直管的1~3倍；所述外截面垂直于所述通风直管的轴线。本发明可以有效改善空气在通风管入口段的流场条件，显著增大通风管管内空气的流速和通风管路基的对流换热强度，为有效发挥通风路基工程措施保护冻土路基的作用奠定重要基础。

技术领域

本发明涉及冻土工程技术领域，尤其涉及一种增进通风管路基通风效能的方法。

背景技术

在我国青藏高原、东北等多年冻土区，通过长期的演化、发展和变化，形成了厚达几米、甚至十几米、各具形态的厚层地下冰。随着气候环境的变化、人类工程活动的影响，导致冻土和地下冰退化和融化，从而导致各种工程灾害的产生，对各种重大工程建筑稳定性产生重要影响。

面对国家“十三五”战略规划的出台，青藏高速公路即将面临修筑，但是，高速公路与普通公路相比，普通公路与铁路相比冻土问题都更为突出。已有研究表明（俞祁浩等. 我国多年冻土区高速公路修筑关键问题研究. 中国科学（技术科学），2014，44（4）: 425 ~432），由于黑色路面的强烈吸热、沥青路面隔水和阻止水分蒸发散热的影响，使得相同条件下公路路基的吸热强度是铁路的3 倍多，且路基吸热的主要途径主要集中在路堤的中心部位，并难以向周围冻土散热。而高速公路与普通公路相比，更加剧了该种现象的出现。当公路路基宽度增加约1 倍时，路堤底面的吸热强度增加约0.6 倍，路基吸热进一步聚集在路基的中心部位，由此产生更加明显的“聚热效应”，并导致冻土更加快速的退化。

面对更高的技术标准、更宽的公路路面，高速公路与冻土之间的热作用更加显著，在多年冻土区修筑高速公路将会面对更为突出的冻土问题和修筑技术难题。由于传热途径、强度等方面的根本改变，通过青藏铁路等获得的成功经验、先进技术难以在青藏高速公路建设中直接应用。

通过保护冻土工程措施的采用，主动冷却冻土基础，是保证冻土工程长期安全运营、稳定的关键途径。而在这些措施中，有效调控冻土工程的对流换热过程，是一种保护冻土基础的重要方法。在该领域，以往技术创新主要在于通风路基通风换热方式、或通风管与其它措施的复合结构等方面的创新，如：“复合温控通风路基”（专利号：ZL200410002135.8）主要针对路基不同季节换热方式的创新，通过抑制暖季热量的影响，到达增强降温效能的目的；“复合通风聚冷路基”（专利号：200510043153.5），通过通风管与块石的层的组合，通过改善块石层对流换热、导热的工作条件，达到整体主动冷却路基的目的。但是，关于通风管通风换热效能方面的创新技术尚未欠缺。

对流换热面换热效能的迪图斯贝尔特公式：

其中：h为对流换热系数，λ为静止空气的导热系数，Re为雷诺数，Pr为普朗特数，L为特征长度，μ为动力粘度，Cp为定压比热容，ρ空气密度，v为运动速度，l为特征长度。

由公式可以看到，在预制混凝土通风管管壁粗糙度相对稳定，在空气物理性质和管道的管径不变的情况下，换热系数主要取决于通风管内空气流速。且换热系数与空气流速成正比关系，即增加管内流速是提高换热系数，是增加换热强度的最有效方法。因此，本发明最主要针对的就是改善通风管内部空气流动过程、增强空气流速这一问题而进行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、稳定性好的增进通风管路基通风效能的方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种增进通风管路基通风效能的方法，其特征在于：该方法是指在路堤边坡一侧或两侧的位置埋设鸭嘴型管口；所述鸭嘴型管口包括呈封闭的顶面、呈开口的外截面和底截面，并与通风直管相接，其整体外形最大截面水平宽度为所述通风直管的1 ~ 3倍；所述外截面垂直于所述通风直管的轴线。

所述顶面为曲面、半圆面、平面中的一种或两种及以上组合。