为了研究道岔融雪的基本原理，解决电加热道岔融雪系统热效率低、融雪不充分、电加热元件故障率高等问题，以60 kg/m钢轨12号道岔为研究对象，基于MATLAB和COMSOL分析软件构建出“道岔尖轨结构-电加热元件-积雪-空气”的融雪模型。将融雪模型分为无积雪的一般情况和有积雪的极端情况，按照现场环境数据和参数进行模型仿真，将一般情况的仿真结果与现场实验收集的轨温数据进行对比，并模拟极端情况下原电加热元件的融雪效果，对温度分布，轨温变化和积雪融化程度进行分析。研究结果表明：通过对道岔尖轨轨腰加热方式进行建模，融雪模型与现场数据有较好的拟合度，温度差在±2℃内，相对误差保持在7%以内，验证了模型的可靠性。一般情况下，系统首次加热需要40 min左右将钢轨加热至目标温度，电加热元件冷却后再次加热至目标温度需要25 min左右。极端情况下，使用与一般情况首次加热的相同条件，此时轨温上升较为缓慢，与目标温度相差10℃左右，积雪相变程度在0.3以下，不能达到融雪的目的。极端情况下增加无积雪的对照组进行轨温模拟，积雪是影响轨温变化的主要因素。依据现场条件对道岔尖轨完成了传热模型构建，并验证了模型的准确...

为了研究道岔融雪的基本原理，解决电加热道岔融雪系统热效率低、融雪不充分、电加热元件故障率高等问题，以60 kg/m钢轨12号道岔为研究对象，基于MATLAB和COMSOL分析软件构建出“道岔尖轨结构-电加热元件-积雪-空气”的融雪模型。将融雪模型分为无积雪的一般情况和有积雪的极端情况，按照现场环境数据和参数进行模型仿真，将一般情况的仿真结果与现场实验收集的轨温数据进行对比，并模拟极端情况下原电加热元件的融雪效果，对温度分布，轨温变化和积雪融化程度进行分析。研究结果表明：通过对道岔尖轨轨腰加热方式进行建模，融雪模型与现场数据有较好的拟合度，温度差在±2℃内，相对误差保持在7%以内，验证了模型的可靠性。一般情况下，系统首次加热需要40 min左右将钢轨加热至目标温度，电加热元件冷却后再次加热至目标温度需要25 min左右。极端情况下，使用与一般情况首次加热的相同条件，此时轨温上升较为缓慢，与目标温度相差10℃左右，积雪相变程度在0.3以下，不能达到融雪的目的。极端情况下增加无积雪的对照组进行轨温模拟，积雪是影响轨温变化的主要因素。依据现场条件对道岔尖轨完成了传热模型构建，并验证了模型的准确...

为了研究道岔融雪的基本原理，解决电加热道岔融雪系统热效率低、融雪不充分、电加热元件故障率高等问题，以60 kg/m钢轨12号道岔为研究对象，基于MATLAB和COMSOL分析软件构建出“道岔尖轨结构-电加热元件-积雪-空气”的融雪模型。将融雪模型分为无积雪的一般情况和有积雪的极端情况，按照现场环境数据和参数进行模型仿真，将一般情况的仿真结果与现场实验收集的轨温数据进行对比，并模拟极端情况下原电加热元件的融雪效果，对温度分布，轨温变化和积雪融化程度进行分析。研究结果表明：通过对道岔尖轨轨腰加热方式进行建模，融雪模型与现场数据有较好的拟合度，温度差在±2℃内，相对误差保持在7%以内，验证了模型的可靠性。一般情况下，系统首次加热需要40 min左右将钢轨加热至目标温度，电加热元件冷却后再次加热至目标温度需要25 min左右。极端情况下，使用与一般情况首次加热的相同条件，此时轨温上升较为缓慢，与目标温度相差10℃左右，积雪相变程度在0.3以下，不能达到融雪的目的。极端情况下增加无积雪的对照组进行轨温模拟，积雪是影响轨温变化的主要因素。依据现场条件对道岔尖轨完成了传热模型构建，并验证了模型的准确...

为解决电加热道岔融雪系统在工程应用中融雪不及时、不充分的问题，以60 kg/m钢轨轨型的道岔结构为研究对象，基于COMSOL Multiphysics有限元分析软件建立道岔结构“热源-钢轨-积雪”的耦合传热模型，通过仿真试验与现场试验，验证传热模型的准确性，并对比分析加热元件采用无接触安装方式与常规轨腰安装方式的温度分布和融雪效果。结果表明：(1)加热元件采用无接触安装方式较轨腰安装方式具有更好的融雪效果，加热元件工作1 h,无接触安装方式基本轨与尖轨间隙积雪域水的体积分数为0.92,高于轨腰安装方式水的体积分数0.79,能量利用率较轨腰安装方式提高16.5%;(2)无接触安装方式道岔结构的温度分布更加均匀，基本轨与尖轨间隙积雪域温度分布在0℃以下的区域更小，能量传递效率更高。

为解决电加热道岔融雪系统在工程应用中融雪不及时、不充分的问题，以60 kg/m钢轨轨型的道岔结构为研究对象，基于COMSOL Multiphysics有限元分析软件建立道岔结构“热源-钢轨-积雪”的耦合传热模型，通过仿真试验与现场试验，验证传热模型的准确性，并对比分析加热元件采用无接触安装方式与常规轨腰安装方式的温度分布和融雪效果。结果表明：(1)加热元件采用无接触安装方式较轨腰安装方式具有更好的融雪效果，加热元件工作1 h,无接触安装方式基本轨与尖轨间隙积雪域水的体积分数为0.92,高于轨腰安装方式水的体积分数0.79,能量利用率较轨腰安装方式提高16.5%;(2)无接触安装方式道岔结构的温度分布更加均匀，基本轨与尖轨间隙积雪域温度分布在0℃以下的区域更小，能量传递效率更高。

为解决电加热道岔融雪系统在工程应用中融雪不及时、不充分的问题，以60 kg/m钢轨轨型的道岔结构为研究对象，基于COMSOL Multiphysics有限元分析软件建立道岔结构“热源-钢轨-积雪”的耦合传热模型，通过仿真试验与现场试验，验证传热模型的准确性，并对比分析加热元件采用无接触安装方式与常规轨腰安装方式的温度分布和融雪效果。结果表明：(1)加热元件采用无接触安装方式较轨腰安装方式具有更好的融雪效果，加热元件工作1 h,无接触安装方式基本轨与尖轨间隙积雪域水的体积分数为0.92,高于轨腰安装方式水的体积分数0.79,能量利用率较轨腰安装方式提高16.5%;(2)无接触安装方式道岔结构的温度分布更加均匀，基本轨与尖轨间隙积雪域温度分布在0℃以下的区域更小，能量传递效率更高。

为解决气候变暖、施工扰动引起的多年冻土区公路路基融沉失稳问题,探索适用于东北地区多年冻土的路基结构,该研究提出采用大粒径块石层换填地基多年冻土层的新型路基结构对路基变形进行改善,并在京漠公路瓦拉干至西林吉段工程中进行实践。对比不同换填材料对路基热稳定性的影响,将换填角砾路基结构作为对照,建立考虑水分相变和空气自然对流换热的传热模型,对2种路基交工后20 a内的温度状况进行数值计算。结果表明,2019—2039年,换填块石路基和换填角砾路基下多年冻土上限分别降至-4.43 m和-6.51 m,融化夹层面积分别增加至44.48 m2和72.53 m2。换填块石路基比换填角砾路基下多年冻土上限更高,融化夹层更薄。而且换填块石路基下多年冻土上限始终位于块石层内,由于块石颗粒间能够形成良好的嵌锁结构,从而有效抵御地基不均匀变形,因此该路基结构可以有效减小路基沉降量。然而,换填角砾路基下多年冻土上限已经进入中风化安山岩层,而且角砾颗粒间不能形成良好的嵌锁结构,也无法抵御地基不均匀变形,由此判断换填角砾路基的融化沉降量较大,该路基结构不适用于东北多年冻土区...

为解决气候变暖、施工扰动引起的多年冻土区公路路基融沉失稳问题,探索适用于东北地区多年冻土的路基结构,该研究提出采用大粒径块石层换填地基多年冻土层的新型路基结构对路基变形进行改善,并在京漠公路瓦拉干至西林吉段工程中进行实践。对比不同换填材料对路基热稳定性的影响,将换填角砾路基结构作为对照,建立考虑水分相变和空气自然对流换热的传热模型,对2种路基交工后20 a内的温度状况进行数值计算。结果表明,2019—2039年,换填块石路基和换填角砾路基下多年冻土上限分别降至-4.43 m和-6.51 m,融化夹层面积分别增加至44.48 m2和72.53 m2。换填块石路基比换填角砾路基下多年冻土上限更高,融化夹层更薄。而且换填块石路基下多年冻土上限始终位于块石层内,由于块石颗粒间能够形成良好的嵌锁结构,从而有效抵御地基不均匀变形,因此该路基结构可以有效减小路基沉降量。然而,换填角砾路基下多年冻土上限已经进入中风化安山岩层,而且角砾颗粒间不能形成良好的嵌锁结构,也无法抵御地基不均匀变形,由此判断换填角砾路基的融化沉降量较大,该路基结构不适用于东北多年冻土区...

为解决气候变暖、施工扰动引起的多年冻土区公路路基融沉失稳问题,探索适用于东北地区多年冻土的路基结构,该研究提出采用大粒径块石层换填地基多年冻土层的新型路基结构对路基变形进行改善,并在京漠公路瓦拉干至西林吉段工程中进行实践。对比不同换填材料对路基热稳定性的影响,将换填角砾路基结构作为对照,建立考虑水分相变和空气自然对流换热的传热模型,对2种路基交工后20 a内的温度状况进行数值计算。结果表明,2019—2039年,换填块石路基和换填角砾路基下多年冻土上限分别降至-4.43 m和-6.51 m,融化夹层面积分别增加至44.48 m2和72.53 m2。换填块石路基比换填角砾路基下多年冻土上限更高,融化夹层更薄。而且换填块石路基下多年冻土上限始终位于块石层内,由于块石颗粒间能够形成良好的嵌锁结构,从而有效抵御地基不均匀变形,因此该路基结构可以有效减小路基沉降量。然而,换填角砾路基下多年冻土上限已经进入中风化安山岩层,而且角砾颗粒间不能形成良好的嵌锁结构,也无法抵御地基不均匀变形,由此判断换填角砾路基的融化沉降量较大,该路基结构不适用于东北多年冻土区...

为研究冻结过程中土、水和冰三者之间的相互关系,建立了基于冻土骨架的导热系数计算模型.骨架模型由土骨架和冰骨架,以及土、水、冰三相之间的相互关系构成.当温度降低至起始冻结温度时,远离土颗粒的孔隙水最先冻结成冰核;随温度降低,冰核逐渐扩张形成贯通的孔隙冰骨架,冻土中的未冻水则存在于土骨架与冰骨架之间.根据球缺接触的土骨架理想化模型,提出了土骨架与冰骨架相互独立,土骨架与未冻水、冰骨架与未冻水相结合的混合传热模式,建立了饱和冻土的复合传热模型及冻土的导热系数模型,计算得到0℃以下冻土的导热系数理论值.分别将导热系数理论值与Johansen法计算值、混合流法计算值和瞬态法的测试结果进行对比,结果表明,复合传热法的计算值处于Johansen法和混合流法的计算值之间,其整体计算精度优于Johansen法,且计算值与实测值相对误差在10%以内.