季冻区公路路基水热场阴阳坡差异与防冻胀模拟

邓青松，曾超，何先志，陈风光，刘晓

(1.中国地质大学(武汉)湖北巴东地质灾害国家野外科学观测研究站，湖北武汉，430074；2.中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北武汉，430056)

冻土是温度低于0 ℃且含有冰的土，按存在时间长短分为多年冻土和季节性冻土，在我国多年冻土区占陆地面积的22.4%，而季节性冻土区占了国土面积的53.5%[1−3]。为落实国家“一带一路”倡议，大量基础设施在季节冻土区修建，其中多条道路穿越季节性冻土区。季节性冻土区土体会随外界温度变化发生周期性冻融，路基因土体水分迁移冻结、工程作用及车辆荷载等综合影响下极易发生冻胀融沉破坏，导致路面鼓胀、开裂等，并且部分路段在阴阳坡效应下，路基内部热状况横向分布不对称，两侧冻结与融化不同步，进而导致路基不均匀变形，这对道路安全稳定造成了很大的威胁[4]。季节冻土路基冻胀融沉机理复杂，冻融过程中热量的传递、水分迁移与相变相互作用，这种耦合作用是造成路基冻害的重要原因。为了有效治理冻害，保障工程稳定性，有必要研究冻土内部物理场变化机理与耦合作用，并以此揭示季节性冻土区路基冻胀规律。

在铁路路基研究方面，许健等[5]基于水热耦合方程对季节性冻土路基在铺设保温板的情况下的防冻胀效果进行了模拟；LIU等[6]分析了季节性高铁路堤的温度特征，并对不同路基填料以及不同施工时间下路基的非线性相变传热进行了模拟，研究了路基最大冻结深度的变化特征；……