一种冻土地基冷却承载复合桩的冷却机理分析及效果.pdf

第23 卷 第24 期 岩石力学与工程学报 23(24) ：4238～4243 2004 年12 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec. ，2004 一种冻土地基冷却承载复合桩的冷却 机理分析及效果* 1 1，2 徐 彬 李 宁 (1 西安理工大学岩土工程研究所 西安 710048) (2 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 兰州 730000) 摘要 针对多年冻土地区桩基普遍存在的冻胀和热扩散问题，基于“主动冷却”地基的思想，结合碎石路基、碎 石堆等大孔隙多孔介质在气温波动条件下具有的热二极管的效应，提出了一种用于冻土地区的新型桩；在冻融活 动层深度范围的桩身表面刻制凹槽，利用槽内回填的碎石、块石等大孔隙多孔介质在外界大气温度自然波动下的 对流换热机制，来达到主动冷却冻土和抬升冻土上限的目的；对其冷却机理及可行性进行了研究，运用数值仿真试 验对比了桩身刻槽前后的温度场。结果表明，新型桩促进了冻土的发育，回冻时间大为缩短，冻土上限抬升。 关键词 土力学，多年冻土，对流换热，桩身刻槽，冻土上限，温度场 分类号 TU 471.7 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2004)24-4238-06 COOLING MECHANISM ANALYSIS AND COOLING EFFECT EVALUATION FOR A NEW TYPE OF PILE USED IN FROZEN SOIL FOUNDATION 1 1，2 Xu Bin ，Li Ning 1 ( Institute of Geotechnical Engineering ，Xi ′an University of Technology，Xi ′an 710048 China) (2State Key Laboratory of Frozen Soil Engineering ，Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute ， CAS， Lanzhou 730000 China) Abstract Based on the idea of ‘active cooling ’，aiming at problems of frozen heaving and heat diffusion which commonly exist in frozen soil pile foundation，a new type of pile is proposed to overcome the disadvantages of the classical pile used in frozen soil. Pile body within active layer is fluted and refilled with porous materials such as gravels and ballasts. Thus convections occur and thermal exchanges inside porous materials in winter，but heat co