中国公路学报

作者：刘洪义, 张学富, 何天宝, 刘欣, 喻文兵

单位：1. 重庆交通大学　未来土木科技研究院，重庆　400074","2. 重庆交通大学　土木工程学院，重庆　400074","3. 中国交通建设股份有限公司，北京　100032

关键词：路基工程,结冰机理,模型试验,VOF模型,寒区,边坡挡土墙

<p>寒区边坡挡土墙排水管水流结冰诱发涎流冰并损伤结构，影响交通安全。为研究挡土墙排水管水流结冰机理，通过模型试验研究了不同环境温度（－7 ℃、－14 ℃）和风速（0.6、1.2、1.8 m?s^－1）情况下边坡土体温度场和积冰堵塞的演变规律，建立数值模型对排水管结冰堵塞过程进行数值分析。结果表明：①当风向、流量和管道纵向坡度不变时，环境温度越低、风速越大，沿排水管纵向的土体冻深平均增速越大。当环境温度为－14 ℃~－7 ℃、风速为0.6~1.8 m?s^－1时，冻深平均增速的变化范围为0.11~0.62 cm?h^－1。②当风向和管道纵向坡度相同时，随着环境温度降低、风速和流量的增加，堵塞率与积冰体积增加速率越快，排水管出口堵塞时间缩短。当流量为0.1 mL?s^－1时，堵塞率与时间近似呈线性关系；当流量达到0.2 mL?s^－1时，堵塞率与时间近似呈二次函数关系。③当风向和管道纵向坡度不变时，管内积冰体积与时间始终呈递增趋势的二次函数关系。环境温度越低、风速越大、流量越小，积冰体积与流经管道的水流总体积之比越大。当流量为0.1 mL?s^－1、环境温度低于－14 ℃、风速大于1.8 m?s^－1时，超过82%的水流以冰的形式留在管内。④各因素对管道积冰堵塞时间影响的敏感性顺序为环境温度&gt;流量&gt;风速，可通过在排水管出口采取保温和防风措施延缓其结冰堵塞时间。研究结果可为寒区边坡挡土墙排水管结冰防治提供科学参考。</p>

来源：2025年第7期

《中国公路学报》期刊编辑部

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