本研究针对冻土区锥柱式基础，通过长达13年的连续冻土塔基地温和变形监测数据，对热管降温作用下塔基冻土变化特征以及对塔基稳定性的影响进行了研究。发现热管的加设提高了基础的冻结强度和稳定性，对地温和塔基稳定性的控制具有重要意义。
由于多年冻土的特殊工程地质性质，使输电塔基的稳定性面临着诸多挑战。过去的研究主要采用数值模拟、室内模型实验和短期监测数据来研究冻土塔基的地温和稳定性变化，但现场长期的实测数据对全面掌握输电线路和冻土相互作用过程至关重要。
本研究基于青藏直流项目，针对冻土区锥柱式基础，通过长达13年的连续冻土塔基地温和变形监测数据，对热管降温作用下塔基冻土变化特征以及对塔基稳定性的影响进行了研究。
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研究结果显示，通过加设热管可以降低塔基周围地温，提高塔基与周围土壤的冻结强度和塔基稳定性。通过对塔基周围地温和垂向变形的对比分析，发现基底温度的降低与塔基的冻拔变形具有良好的对应关系，可根据其变化划分为3个阶段。
根据13年的实测数据，发现热管的降温效果明显，尤其是在浅基础中应用热管（图1）。在气候暖湿化的背景下，天然场地地温逐渐上升，而热管工作区域的地温一直保持下降趋势。热管的降温效果如今已经持续了13年，超过了之前预测的5年。热管的加设提高了基础的冻结强度和稳定性，对地温和塔基稳定性的控制具有重要意义。
©作者文章|图1 基底温度变化与阶段划分
此外，研究还发现，塔基不同塔腿间存在明显的地温差异，这种地温的差异化普遍存在，但之前的研究中对此有所忽视。地温的不均匀分布可能导致塔基的差异变形，对于一些热管损坏或斜坡上的塔基，差异可能更明显，本研究分析是由于塔材遮挡造成不同方位太阳辐射强度不同所引起。还需要后续纳入对太阳辐射的监测进行相关验证。
©作者文章|图2 太阳辐射对不同塔基的影响
该研究不仅为塔基的建设和运维提供了宝贵的科学依据与经验，也为类似工程实践提供了重要的参考。随着全球气候变化的加剧，冻土环境的工程问题将变得更加突出，这项研究的成果将为解决这些问题提供新的思路和方法。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674927824001151
王超伟 硕士研究生
单位：中国科学院西北生态环境资源研究院
研究方向：寒区工程
游艳辉 研究员
单位：中国科学院西北生态环境资源研究院
研究方向：寒区工程与环境、地球物理勘探方法
《气候变化研究进展》创刊于2005年5月
由中国气象局主管、国家气候中心主办
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