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第卷第期中国公路学报年月文章编号基于对流效应的寒区路堤块石层临界高度研究孙斌祥徐学祖赖远明汪双杰章金钊绍兴文理学院土木工程系浙江绍兴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甘肃兰州中交第一公路勘察设计研究院陕西西安摘要为了研究块石路堤降温效应与块石层高度之间的关系基于多孔介质自然对流理论和热传导理论引入了表征寒区块石路堤自然对流降温效应的自然对流指数利用热传导温度分布函数获得路堤自然对流指数随块石层高度变化的近似公式分析表明自然对流指数最小值对应于路堤块石层的最小高度而其最大值对

第18卷第4期中国公路学报 Vol.18 No.4 2005年 10月 ChinaJournalofHighwayandTransport Oct.2005 文章编号:1001-7372(2005)04-0001-06 基于对流效应的寒区路堤块石层临界高度研究孙斌祥，‘徐学祖，‘赖远明“，汪双杰3，章金钊“ (1.绍兴文理学院土木工程系，浙江绍兴 312000;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，甘肃兰州 730000;3.中交第一公路勘察设计研究院，陕西西安 710075) 摘要:为了研究块石路堤降温效应与块石层高度之间的关系，基于多孔介质自然对流理论和热传导理论引入了表征寒区块石路堤自然对流降温效应的自然对流指数，利用热传导温度分布函数获得T路堤自然对流指数随块石层高度变化的近似公式。分析表明:自然对流指数最小值对应于路堤块石层的最小高度，而其最大值对应于路堤块石层的最大高度。另外介绍了一种利用自然对流指数近似公式佑算路堤块石层临界高度的方法，并具体给出了算例，最后进行了数值验算。结果表明:通过自然对流指数确定的临界高度可为寒区工程的路堤设计提供参考。关键词:道路工程;寒区块石路堤;自然对流理论;临界高度;热传导理论;数值验算中图分类号:U416.12 文献标志码:A Researchoncriticalheightsofballastlayerinembankment onconvection incoldregions SUNBin-xiang，XUXue-zu，LAIYuan-ming2，WANGShuang-jie3，ZHANGJin-zhao3 (1.DepartmentofCivilEngineering,ShaoxingCollegeofArtsandSciences,Shaoxing312000，China; 2.StateKeyLaboratoryofFrozenSoilEngineering,CAREERI,CAS,Lanzhou730000,China; 3.TheFirstHighwaySurveyandDesignInstituteofChina,Xian710075，China) Abstract;Inordertoresearchtherelationbetweenthecoolingeffectandballastlayerheight,the naturalconvectionindexforrepresentingthecoolingeffectofnaturalconvectionofballast embankmentincoldregionswasintroducedbasedonthenaturalconvectiontheoryandthe thermalconductiontheoryinporousmedia.Theapproximateformulaofthenaturalconvection indexvaryingwiththeheightofballastlayerwasobtainedusingathermalconductionsolutionof thetemperaturedistributionintheballastlayer.Theresearchshowsthattheminimumofnatural convectionindexcorrespondstotheminimumofheightofballastlayerinembankment，andthe maximum ofindexcorrespondstothemaximum ofballastlayerheight.Anapproachto evaluatingthecriticalheightsofballastlayerbasedontheapproximateformul