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积雪对多年冻土区埋地管道周围温度场影响的数值模型研究
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作者 张珏 金晓颖 +6 位作者 黄帅 王宏伟 王文辉 周刚义 车富强 李国玉 金会军 《冰川冻土》 CSCD 2024年第5期1565-1578,共14页
积雪对下伏活动层、融区和多年冻土管基的水热和水文状态影响很大,同时对其力学性质和冻融灾害的发展变化也可产生重要影响。本文以中俄原油管道基础为研究对象,建立了随积雪深度动态变化时,在管道运行和有冰水相变条件下的埋地管道与... 积雪对下伏活动层、融区和多年冻土管基的水热和水文状态影响很大,同时对其力学性质和冻融灾害的发展变化也可产生重要影响。本文以中俄原油管道基础为研究对象,建立了随积雪深度动态变化时,在管道运行和有冰水相变条件下的埋地管道与周围管基土热相互作用的数值模型。研究结果表明,同一区域不同上边界条件对冻土温度场影响差异较大,尤其是当上边界条件中考虑实际的积雪影响时,会极大地影响管基土温度场的分布和活动层厚度。在30年管道运行影响下,地表有雪和无雪条件下的最大融化深度分别达到6.32 m和5.39 m,并且冬季积雪的存在导致土体温度上升,加剧了管基土的融化,导致管道正下方融化层不断增厚;有雪条件下地表0.05 m和1.00 m埋深处每次达到的地温最小值比无雪条件下高4.5℃和2.4℃左右,每年达到地温最小值时间也比无雪条件延缓10 d左右。因此,建议在管道设计和维运时充分考虑积雪对管基土的影响,采取相应管护措施,减小管道和积雪共同作用时对管周土体的影响。 展开更多
关键词 多年冻土 积雪 管基土 地温 数值模型模拟
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冻融循环下大兴安岭粉质黏土中优先流水热效应显色示踪试验研究
2
作者 杨如轩 张虎 +6 位作者 何瑞霞 金晓颖 李善珍 王文辉 周刚义 车富强 金会军 《冰川冻土》 2025年第2期490-503,共14页
优先流是水分沿特定通道快速迁移的现象,与土壤孔隙特性密切相关。在多年冻土区,浅表层优先流主要由降雨、融水及人类活动产生。野外观测研究发现,浅表层优先流对中俄原油管道沿线冻土稳定性构成影响,但相关研究甚少。本文聚焦于大兴安... 优先流是水分沿特定通道快速迁移的现象,与土壤孔隙特性密切相关。在多年冻土区,浅表层优先流主要由降雨、融水及人类活动产生。野外观测研究发现,浅表层优先流对中俄原油管道沿线冻土稳定性构成影响,但相关研究甚少。本文聚焦于大兴安岭地区浅表层沉积物中常见的粉质黏土,通过室内显色示踪试验,引入四类优先流——随机与规则大孔隙优先流、有机质夹层中微裂隙优先流、标准砂/粉质砂土夹层中指状优先流及碎石夹层中的漏斗状优先流,分析其对大兴安岭粉质黏土冻融循环过程的影响。结果表明:与参照试样密实的粉质黏土试样相比,微裂隙和大孔隙优先流使试样冻结和融化时间分别增加65%~87%和39%~57%,最低温度降低0.4~2.5℃,稳定时间延长1.9~2.4倍,体积含水率提高18%~25%,着色率提升15%~56%,优先流指数高于参照试样48%以上。进一步分析发现,优先流类型、水传输效率及通道连通性显著影响冻融循环过程中的温度与水分分布。本研究可为应对气候暖湿变化下冻土退化及管道维护提供重要科学依据。 展开更多
关键词 冻融循环 优先流 水热影响 显色示踪 粉质黏土 大兴安岭北部
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