循环针法：

可分为蒸汽循环针法和热水循环针法。即在需要施工的冻土区域内铺设管道，通以循环热水或蒸汽，借此化冻冻土层。该方法耗时长，试用于大型工程中对大片区域内冻土层的解冻工作。此外要注意，融化作业完成后应当及时进行挖掘作业，以防土层再次冻结。

1.3 未来冻土挖掘技术的发展趋势

在当前讲求工作效率的背景下，要求冻土施工时间短，挖掘效率高，后效少，能够安全并快速完成规定任务量。为此，冻土挖掘技术也有了新的发展。如基于微波解冻理论的微波化冻技术，可以使冻土在一定的深度内同时化冻[37]。此外还有热风镐开挖、电极法融化开挖等技术不断发展。这类技术作业时间短，对于发展位于寒冷地区的建筑业和城建维修业带来了很大的促进作用。

1.4 本文主要研究内容

火炮在我国的应用极为广泛。而在我国北方大部分地区，由于冻土层的存在，给火炮机动过程结束后固定火炮位置的坑道开挖工作带来了极大困难。

当前主要采用的是人工开挖的方式，有着费时费力、效率低、人员消耗量大的缺点。因此，一种短时间内能够快速完成冻土开挖工作的装置将给火炮的机动带来极大的便利，大大缩短了机动完成后火炮进入作战状态所消耗的时间。给定的某型火炮炮位固定所需空间为700*800*400（单位：mm），期望在10分钟左右完成挖掘工作。基于此展开挖掘装置的设计。该装置不仅仅适用于火炮驻锄炮位固定时冻土的挖掘，在日常生产生活过程中对于小范围冻土层的快速挖掘工作，该类装置也可以较好的完成冻土开挖工作，节约人力与时间成本。

在开展课题研究与挖掘装置设计过程中，考虑到冻土的强度高，直接挖掘会有很大困难，且在火炮机动过程中，考虑到机动性和携带能力等问题，挖掘所需的能源应当能够便于携带，便于移动。此外，挖掘过程最好能安静、快速完成，保证隐蔽性。因此本文的主要设计思路是将冻土首先融化，之后对化冻了的融土进行挖掘。融土的强度低，易切易挖掘。该思路能够较好的满足时间要求，完成冻土挖掘工作。

1.5 本章小节

本章概述了冻土的特点与我国冻土分布情况，简述了适用于冻土的相关挖掘技术及其发展趋势，介绍了课题选题的实际背景及其研究意义，明确了本论文的主要工作内容和研究方法。

2  铝热剂融化冻土的计算

冻土化冻的研究大多专注于大型工程项目中大块冻土土体的化冻。如在土壤中埋设管道，通入热盐水的循环针法等。其化时间周期过长，与课题要求的短时间内完成冻土挖掘工作情况不符。相关文献中能够短时间化冻土壤的方法有爆破法和电热法等。爆破法危险性较大，噪音响动较高，对相关操作人员影响较大，不适宜采用。电热法耗电量较大，施工时受到野外条件的影响很难提供如此巨大的能源。因此传统常用的方法是焖火烘烤法。即使用锯末、谷壳和刨花等作燃料，在冻土上铺上引火材料，燃烧后撒上锯末, 上面压数厘米的土,让它不起火苗地闷烧，以快速融化冻土。开挖时分层分段对土壤进行融化和施工。本文采用燃烧反应放热量大且反应迅速的铝热反应替代常用的锯末，其反应速度快，燃烧效率高，火焰温度高，可用来对冻土进行化冻。