道路工程中,通過在路表面進(jìn)行瀝青鋪設(shè)施工,實(shí)現(xiàn)表面換熱系數(shù)的改變,黑色瀝青吸熱量較大,增加路基內(nèi)部熱量,導(dǎo)致多年凍土易發(fā)生變化,上限下降。
通過鋪設(shè)隔熱材料,能夠補(bǔ)償瀝青材料引起的上限下降,甚至?xí)l(fā)生太高上限數(shù)值的狀況。對(duì)于隔熱材料而言,導(dǎo)熱系數(shù)越低,隔熱效果越好。
若土層上部溫度在一個(gè)周期(一般為一年)內(nèi),以正弦波動(dòng)的形式進(jìn)行溫度變化,則下部土層溫度對(duì)應(yīng)發(fā)生隨深度波動(dòng)而滯后的周期波動(dòng)。
因此,多年凍土的溫度剖面圖一般為土層深度的條件下,高溫、低溫之間的動(dòng)態(tài)溫度變化曲線,高溫為凍結(jié)溫度,多數(shù)為0℃,深度即為多年凍土上限數(shù)值。
據(jù)研究發(fā)現(xiàn),未鋪設(shè)隔熱材料時(shí),溫度剖面圖一般為較為平滑的曲線,而鋪設(shè)保溫層材料后,在太陽(yáng)輻射熱量、外界水分場(chǎng)、應(yīng)力等多方面作用的綜合效果下,導(dǎo)致保溫層上下溫差較大(原因在于隔熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)相比于原路基材料而言較大,一般高于40倍)。
進(jìn)而導(dǎo)致保溫層下部巖土的溫度高值和低值之間的差距減小,整體溫度波動(dòng)曲線振幅明顯下降。
高溫度包絡(luò)線和深度數(shù)值的交叉點(diǎn)位于數(shù)值較高區(qū)域,即凍土上限數(shù)值增加。從熱傳導(dǎo)理論分析,介質(zhì)不同,對(duì)應(yīng)導(dǎo)熱系數(shù)不同;同一介質(zhì)條件下,厚度不同,相應(yīng)的換熱量不同。
凍土路基施工中,加入XPS隔熱材料層,可有效降低路基吸熱,進(jìn)而降低路基層厚度,充分解決了增大熱阻與降低路基高度的矛盾。