摘要：依据温度梯度理论,论述了大型U形混凝土衬砌渠道冻胀机理;运用原型观测成果,建立了大型U形混凝土衬砌渠道季节性冻融水热耦合二维模型,采用混合型Richards方程对冻结过程中渠基非饱和土壤水分运移进行了模拟;并用冻结水分运移量、气温和冻深观测值分别建立了冻深、冻胀预测模型。经检验:模拟曲线和预测曲线与原型观测曲线基本吻合。该研究为大型U形混凝土衬砌渠道设计、推广应用提供了理论依据。

摘要：探究增强型地热系统(enhanced geothermal systems,EGS)工程采热性能,对提高系统产热效率、延长储层寿命是至关重要的。以伊通盆地北部昌27井实际地质构造、岩性、地热特征及热物性测试为基础,以地下4054~4168 m花岗岩为热储层建立三水平井水热耦合数值模型,并在此水平井模型基础上建立BP神经网络热储产热能力预测模型,研究了不同影响因素对系统换热过程的影响。结果表明:BP神经网络预测生产温度、焓值差和压力差与水平井数值模型的相对误差基本不超过±1.0%、±2.0%和±3.0%,预测准确性较高。水平井地热开采中,对系统生产温度造成影响较大的因素是井间距和注入速度,对系统发电效率造成影响较大的因素是注入速度和裂隙渗透率。综合考虑各影响因素交互作用,采用三水平井开采地热能可选择开采方案井间距600 m,注入温度60℃,注入速度23 kg/s,裂隙渗透率1×10^(-10 )m^(2)。在该工况下系统的经济寿命可达32年,累积发电量为605.9 GW·h,比基础模型提高7.4%。

摘要：在国道G109那曲至拉萨的季节性冻土路段设置监测断面,对季节性冻土区路基的地温、含水率和冻胀位移进行连续监测,依据实时监测数据,利用所建立的冻土路基水-热耦合模型,分析季节性冻土区公路路基水-热场的季节变化特征以及阴阳坡差异,并结合水-热场计算结果分析路基的冻胀性以及多种措施下防冻胀效果,并以路基监测期内含冰量的标准差表征路基损伤程度。研究结果表明:季节性冻土区公路路基的温度场与水分场具有明显季节变化特征,在路基路面以下8 m深度范围内,地温受外界环境变化影响较大;由于阴阳坡效应,温度场、水分场、冻胀量场与损伤场的横向分布不对称,相较于阳坡,阴坡冻胀量更大,严重损伤区域更多;路基冻胀量在2月份达到最大,2月底正常天气下路基阴坡肩和阳坡肩冻胀量分别为31.5 mm和26.0 mm左右,而极寒天气下,路基冻胀量明显增大;在保温板措施下,路基损伤区域明显减小,并集中于保温板外表面与路面之间;综合使用保温板、水泥稳定砂和碎石隔水层的措施下,路基阴阳坡肩冻胀峰值分别减少25.4%与30.7%,有效降低了路基冻害。