郭惠芹 王蘊(yùn)嘉 張千里 閆宏業(yè) 陳鋒

1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 研究生部， 北京 100081； 2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 鐵道科學(xué)技術(shù)研究發(fā)展中心， 北京 100081；3. 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 鐵道建筑研究所，北京 100081

多年凍土對(duì)溫度敏感［1］，在多年凍土區(qū)修建大型線路工程勢(shì)必會(huì)對(duì)多年凍土造成熱擾動(dòng)，引起多年凍土退化。針對(duì)施工擾動(dòng)對(duì)多年凍土影響的研究主要集中在路基填料性質(zhì)、施工方式以及施工季節(jié)對(duì)基底多年凍土的影響。于艷春、王蘊(yùn)嘉等［2-3］分析了路基填料性質(zhì)如含水率、熱物理性質(zhì)、路基尺寸等對(duì)基底多年凍土的影響。韓良慶［4］分析了不同施工季節(jié)與地表是否鏟除草皮的施工方式對(duì)多年凍土的熱影響，研究結(jié)果表明路基填筑初期均會(huì)不同程度地引起基底多年凍土退化，表現(xiàn)為基底多年凍土上限的下降與地溫的升高。

高含冰量?jī)鐾磷鳛閮鐾林懈舾械念愋?，即使微小的施工擾動(dòng)也會(huì)引起多年凍土發(fā)生明顯的變化［5］。高含冰量?jī)鐾猎诟邷貭顟B(tài)下（-1 ～ 0 ℃）具有極大的壓縮性［6］，特別是當(dāng)高含冰量?jī)鐾潦軣釘_動(dòng)升溫后，即使不發(fā)生融化，在上部荷載長(zhǎng)期作用下也會(huì)產(chǎn)生較大的壓縮（蠕變）變形［7］。若凍土溫度進(jìn)一步升高，高含冰量?jī)鐾寥诨?，凍土上限下降，將?dǎo)致地基產(chǎn)生融沉變形，嚴(yán)重影響上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

青藏鐵路穿越連續(xù)多年凍土區(qū)550 km，其中高含冰量?jī)鐾恋囟握?0%以上。這些地段大多采取了片石氣冷、熱棒等保護(hù)凍土的措施，保證了多年凍土的長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性。然而受地質(zhì)勘察的限制，仍有部分高含冰量地段未采取任何措施，僅采用普通路基填筑［8］。路基填筑后，填料蓄熱引起高含冰量?jī)鐾辽郎厝诨?，其熱穩(wěn)定性難以保證，對(duì)多年凍土路基的長(zhǎng)期安全運(yùn)營(yíng)造成威脅。對(duì)高含冰量多年凍土而言，路基填筑后溫度場(chǎng)變化對(duì)后期多年凍土熱穩(wěn)定狀態(tài)的形成具有重要影響。但現(xiàn)有研究中針對(duì)路基填筑后高含冰量多年凍土的溫度場(chǎng)變化研究較少。

基于此，本文以青藏鐵路典型試驗(yàn)斷面為例，采用多物理場(chǎng)仿真軟件建模分析路基填筑對(duì)高含冰量多年凍土的影響，以及常見保護(hù)凍土措施在高含冰量?jī)鐾恋囟蔚膽?yīng)用效果，為高含冰量多年凍土地段路基的設(shè)計(jì)以及高路堤凍土保護(hù)措施的選擇提供借鑒。

1 多年凍土路基水熱耦合計(jì)算模型

1.1 控制方程

土體凍融過程中未凍水始終存在，未凍水流動(dòng)規(guī)律符合達(dá)西定律。根據(jù)Richards 方程，并考慮冰水相變對(duì)未凍水的影響，非飽和土凍融過程中液態(tài)水遷移微分方程為

式中：t為時(shí)間；θu、θi分別為未凍水體積含水率、孔隙冰體積含量；ρi、ρw分別為冰和未凍水的密度；D(θu)為水分?jǐn)U散率；kg(θu)為重力方向上非飽和土的滲透系數(shù)；k(θu)為非飽和土的滲透系數(shù)；ks為飽和滲透系數(shù)；c(θu)為比水容量；S為土體有效飽和度，θr、θs分別為殘余體積含水率和飽和體積含水率；α、m為土水特征參數(shù)。

忽略水分遷移引起的對(duì)流傳熱的影響，只考慮土中熱傳導(dǎo)和冰水相變潛熱，根據(jù)傅里葉定律和能量守恒原理，飽和或非飽和土的非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)過程［9］可表示為

式中：C為土壤體積熱容，凍結(jié)狀態(tài)與融化狀態(tài)分別為Cf、Cu；T為溫度；λ為導(dǎo)熱系數(shù)，凍結(jié)狀態(tài)與融化狀態(tài)下分別為λf、λu；L為冰水相變潛熱，334.5 kJ/kg。

研究表明，土中的未凍含水率與T有關(guān)［10］。根據(jù)文獻(xiàn)［11］，兩者之間的關(guān)系為

式中：Tf為土體凍結(jié)溫度；B為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。

1.2 幾何模型

計(jì)算模型采用青藏鐵路北麓河試驗(yàn)段典型路基斷面［12］，見圖1。根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)資料，該斷面地基土體自下而上分別為22 m 厚的風(fēng)化泥巖、8 m 厚的粉質(zhì)黏土以及2 m 厚的砂礫土，其中粉質(zhì)黏土含水率較高屬于富冰凍土。按照凍土的分類，富冰凍土屬于高含冰量?jī)鐾?。考慮路基填筑對(duì)多年凍土的影響［13］，本文多年凍土路基計(jì)算模型橫向計(jì)算寬度取60 m，豎向計(jì)算深度取30 m。

圖1 高含冰量?jī)鐾谅坊鶖?shù)值計(jì)算模型

1.3 計(jì)算參數(shù)與邊界條件

1.3.1 計(jì)算參數(shù)

根據(jù)文獻(xiàn)［14］，土層計(jì)算參數(shù)見表1。

表1 土層計(jì)算參數(shù)

1.3.2 邊界條件及初始條件

根據(jù)附面層理論［15］及青藏高原溫度變化情況［14］，同時(shí)考慮氣候變暖的影響，計(jì)算模型的上部溫度邊界為

式中：T0為當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?，?4 ℃；ΔT為附面層溫度增量，根據(jù)附面層理論，天然地表、路基邊坡以及路基面年平均溫度分別高于年平均氣溫2.5、4.3、5.5 ℃；A為地溫年變化振幅，天然地表、路基邊坡以及路基面分別取12、13、15 ℃；R為年升溫速率，取50 年平均氣溫升高2.6 ℃；α0為初始相位。

當(dāng)t= 0，α0= 0 時(shí)，為一年中的最高溫時(shí)刻，對(duì)應(yīng)時(shí)間為7月20日，并選擇該時(shí)間作為路基填筑時(shí)間。

模型中天然地基的熱邊界為

模型中路基邊坡的熱邊界為

模型中路基頂面的熱邊界為

模型底部邊界熱通量為0.06 W/m2，兩側(cè)分別為零通量邊界。根據(jù)式（9），在地基表面施加天然地表溫度邊界，計(jì)算60年后獲得地基的溫度與水分分布情況，并以此作為計(jì)算的初始值。

1.4 計(jì)算工況

高含冰量地段路基填筑存在的主要問題是填料蓄熱引起的基底多年凍土升溫融化，進(jìn)而引起路基的融沉變形。因此，本文主要從填料蓄熱方面分析路基填筑后對(duì)高含冰量?jī)鐾恋挠绊?。填料蓄熱主要體現(xiàn)在路基高度和路基填料初始溫度。青藏鐵路多年凍土地段普通路基填筑高度可達(dá)8 m，同時(shí)文獻(xiàn)［16］提出多年凍土路基的合理高度為2.5～5.0 m，因此計(jì)算模型中不同路基高度條件下路基高度（h）分別選取2、4、5、6、8 m，填料溫度根據(jù)路基面溫度變化取15 ℃。對(duì)于路基填料的初始溫度，根據(jù)《青藏鐵路施工暫行規(guī)定》，當(dāng)填料溫度控制在5 ℃以下時(shí)，能夠有效減少路基填料儲(chǔ)熱，再結(jié)合路基面溫度變化情況，本文中不同填料初始溫度條件下填料溫度（Tt）分別取2、5、10、15、20 ℃，路基高度為4 m。

1.5 模型驗(yàn)證

不同時(shí)間天然地基溫度場(chǎng)分布情況見圖2。可知：外界溫度變化對(duì)天然地基地溫的影響主要在地表以下0 ～ 6 m 內(nèi)，6 m 以下位置地溫基本不隨外界溫度變化而變化，計(jì)算得到年平均地溫為-1.3 ℃。通過與文獻(xiàn)［14］中的實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，可以看出天然地基地溫沿深度方向的分布情況與實(shí)測(cè)值基本一致。2003年10 月天然地基凍土上限（T= 0 ℃等溫線）實(shí)測(cè)值為-1.9 m，數(shù)值計(jì)算得到的凍土上限為-2.1 m，兩者僅差0.2 m。

圖2 天然地基地溫沿深度分布

圖3 路基中心季節(jié)凍融過程

2 多年凍土路基水熱特征

2.1 路基溫度場(chǎng)特征

路基（h為4、8 m）填筑后中心位置地基三年內(nèi)的季節(jié)凍融過程見圖 3?？芍禾烊坏鼗募竟?jié)性凍融過程較為穩(wěn)定，最大融化深度為2.20 m，多年凍土呈銜接狀態(tài)。路基填筑后，地基凍融過程產(chǎn)生明顯差異，且不同路基高度情況下地基的凍融過程不同。對(duì)于高度為4.0 m 的路基，路基填筑后第一年最大融化深度為2.45 m，第三年抬升至2.0 m處；受路基填料熱量影響，路基填筑后地基形成銜接凍土的時(shí)間較天然地基晚160 d，隨著填料熱量的耗散，凍土銜接所需的時(shí)間逐漸縮短。而對(duì)于路基高度為8 m 的路基，路基填筑后最大融化深度為2.65 m，第三年后抬升至1.9 m左右；但由于路基高度過高，填料熱量大量向下傳遞，導(dǎo)致路基內(nèi)部存在融化夾層，凍土為非銜接型凍土。此外，盡管路基填筑后三年最大融化深度均較天然地基小，但基底高含冰量?jī)鐾猎鰷孛黠@，尤其是-1 ℃等溫線，隨著時(shí)間的推移，呈下降趨勢(shì)。

2.1.1 填料初始溫度對(duì)路基溫度場(chǎng)分布的影響

不同填料初始溫度條件下，高4 m 的路基填筑一年后路基中心位置地溫隨深度變化情況見圖4?？芍?，填料初始溫度高于路基面溫度，路基填筑一年后形成的凍土上限均高于天然上限。凍土上限抬升高度隨填料初始溫度的降低而增大，當(dāng)填料初始溫度為2 ℃時(shí)，抬升量較天然上限（-1.73 m）高1.72 m。盡管路基填筑后凍土上限明顯抬升，但路基填筑仍會(huì)引起基底高含冰量多年凍土升溫，升溫范圍主要集中在地表以下0 ～ 6 m內(nèi)。

圖4 不同填料初始溫度下路基中心地溫隨深度變化

路基中心-3.2 m 處高含冰量?jī)鐾恋販仉S填料初始溫度變化情況見圖5。可知：路基填筑一年后該位置高含冰量?jī)鐾辽郎孛黠@，升溫幅度為1.04 ～1.34 ℃，全部變?yōu)楦邷夭环€(wěn)定型凍土（-1.0 ℃ ≤T＜-0.5 ℃）。高溫-高含冰量?jī)鐾辆哂忻黠@的蠕變特性，即使凍土不發(fā)生融化，高溫-高含冰量?jī)鐾恋鼗矔?huì)產(chǎn)生較大的融沉變形。高溫-高含冰量?jī)鐾恋膲嚎s變形是多年凍土路基沉降變形的主要原因［7］。

圖5 路基中心-3.2 m 處高含冰量?jī)鐾岭S填料溫度變化的升溫情況

綜上，對(duì)于4 m 路基，當(dāng)填料溫度為2 ～ 20 ℃時(shí)，盡管路基填筑經(jīng)過一個(gè)凍融循環(huán)后凍土上限并未下降，但基底多年凍土明顯升溫，升溫幅度隨填料初始溫度的升高而增大。因此，對(duì)于高含冰量?jī)鐾恋囟危坊钪r(shí)應(yīng)盡量降低填料溫度，并采取鋪設(shè)保溫板等隔熱措施，以減少填料蓄熱對(duì)基底多年凍土造成的熱擾動(dòng)。

2.1.2 路基高度對(duì)路基溫度場(chǎng)分布的影響

相比填料溫度對(duì)基底多年凍土地溫的影響，路基高度的影響更復(fù)雜。不同填筑高度條件下路基填筑一年后路基中心地溫沿深度分布情況見圖6。可知：不同路基高度情況下地溫沿深度方向分布存在差異。

圖6 不同路基高度下路基中心地溫隨深度變化

圖7 路基內(nèi)部融化夾層

對(duì)處于路基合理高度（h＜ 5 m）范圍內(nèi)的路基，路基高度為2、4 m 時(shí)，其凍土上限較天然上限均明顯抬升。而當(dāng)路基高度分別為5、6 m 時(shí)，盡管凍土上限已經(jīng)抬升至路基本體，但是路基內(nèi)部形成了融化夾層，如圖 7 中等溫線閉合區(qū)域所示，且6 m 高度路基形成的融化夾層厚度與范圍明顯大于5 m 高度路基。這是由于隨著路基高度的增加，路基填料儲(chǔ)熱量明顯增多，冬季的潛在凍結(jié)能力不能將路基及季節(jié)性活動(dòng)層凍透，導(dǎo)致該部分熱量保留在路基或地基內(nèi)，進(jìn)而形成融化夾層。若融化夾層長(zhǎng)期存在，則會(huì)引起凍土上限不斷下降，進(jìn)而引起路基的融沉變形。當(dāng)路基高度進(jìn)一步增加至8 m時(shí)，填料儲(chǔ)熱量明顯增多，路基填筑一年后熱量仍未全部耗散，并引起凍土上限下降，路基中心位置凍土上限較天然上限低0.81 m。

與填料初始溫度對(duì)基底多年凍土影響類似，不同高的路基填筑后均會(huì)引起基底高含冰量?jī)鐾恋纳郎?。路基中?3.2 m 處高含冰量?jī)鐾辽郎厍闆r隨路基高度變化曲線見圖8?？芍販厣郎胤入S著路基高度的增加而增大，增溫0.94 ～ 1.44 ℃，其中當(dāng)路基高度為8 m 時(shí)，凍土變?yōu)楦邷貥O不穩(wěn)定凍土型凍土（-0.5 ℃ ≤T＜ 0 ℃），不利于多年凍土路基的長(zhǎng)期穩(wěn)定。

圖8 路基中心-3.2 m處地溫隨路基高度變化的升溫情況

綜上，路基高度的增加不僅會(huì)導(dǎo)致基底多年凍土溫度的升高，還會(huì)導(dǎo)致多年凍土路基內(nèi)部產(chǎn)生融化夾層，甚至引起凍土上限下降。因此，在無工程措施的情況下高含冰量地段的路基填筑高度應(yīng)盡量控制在5 m范圍內(nèi)，以避免多年凍土路基內(nèi)部出現(xiàn)融化夾層。

2.2 路基水分場(chǎng)特征

土體在負(fù)溫狀態(tài)下，由于土顆粒表面能的作用，依舊會(huì)存在液態(tài)水，即未凍水。根據(jù)徐斅祖等［10］的研究，凍土中未凍含水率與負(fù)溫保持一種動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系為

式中：wu為未凍含水率，%；a、b為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，為正值。

由式（12）可知，土中未凍含水率隨土體溫度的增加而增大。此外，由于未凍水不僅存在于土顆粒的外表面，也存在于土中的冰晶中。所以，即使負(fù)溫相同的土體，高含冰量?jī)鐾林械奈磧鏊脖鹊秃績(jī)鐾炼唷?/p>

路基（h= 4 m，T= 15 ℃）填筑后第一年不同月份水分場(chǎng)分布情況見圖9，圖中白色實(shí)線為0 ℃等溫線。可知：與初始狀態(tài)相比，不同月份地表以下0 ～ 5 m 內(nèi)未凍含水率變化均比較明顯，尤其是-3 m 位置附近。這是由于路基填筑后，基底高含冰量?jī)鐾撩黠@升溫，根據(jù)式（12）土中未凍含水率顯著增加。然而-3 m 以下位置凍土溫度相對(duì)較低，凍土含冰量較上層土體增加，由于冰的阻滯作用，凍土的滲透系數(shù)較小，未凍水難以下滲，進(jìn)而導(dǎo)致未凍水在該位置積聚。未凍水的大量匯集對(duì)下部多年凍土的影響主要有兩個(gè)方面。①土體含水率顯著增加，導(dǎo)致土體強(qiáng)度下降，在上部荷載作用下極易產(chǎn)生變形；②未凍水本身攜帶一部分熱量，匯集的未凍水在多年凍土頂板附近相當(dāng)于一個(gè)穩(wěn)定熱源，對(duì)基底多年凍土造成水熱侵蝕，使得高含冰量?jī)鐾辽郎厝诨?。若未凍水長(zhǎng)期存在，則會(huì)導(dǎo)致基底多年凍土持續(xù)融化，進(jìn)而引起路基的持續(xù)融沉變形。因此，高含冰量地段路基填筑時(shí)應(yīng)積極采取冷卻措施，以保證基底高含冰量?jī)鐾林械奈磧鏊皶r(shí)凍結(jié)，以避免多年凍土頂板未凍水的匯集，對(duì)基底多年凍土造成水熱侵蝕。

圖9 路基填筑后第一年未凍水體積含水率分布

路基中心位置地基未凍水體積含水率沿深度分布情況見圖10?？芍旱鼗嗄陜鐾廖磧龊首畲笾滴挥诘乇硪韵?.2 m 位置處，不同填料溫度與不同路基高度條件下，最大未凍水體積含水率分別約為34%、36%。

圖10 路基中心未凍水體積含水率隨深度變化曲線

為方便比較，提取該深度處路基中心未凍水體積含水率相比天然地基的增量，隨填料溫度與路基高度的變化曲線見圖11。可知：未凍水體積含水率增量隨填料溫度與路基高度的增加而增加，這與不同條件下路基填筑對(duì)地溫的影響一致。此外，通過對(duì)未凍水體積含水率增量曲線進(jìn)行擬合發(fā)現(xiàn)，其與填料初始溫度呈指數(shù)關(guān)系，與路基高度呈對(duì)數(shù)關(guān)系。

圖11 路基中心未凍水體積含水率增量變化曲線

3 高路堤凍土保護(hù)措施應(yīng)用效果分析

塊石路基與熱棒路基作為典型的冷卻路基形式，在青藏鐵路多年凍土地段得到廣泛應(yīng)用。實(shí)踐表明，兩者對(duì)基底多年凍土具有明顯的冷卻降溫效果［17-18］。根據(jù)前面的分析結(jié)果，高路堤對(duì)基底多年凍土的影響更明顯。因此，選取高含冰量地段高路堤（h≥ 5 m，Tt= 15 ℃），分析塊石與熱棒對(duì)基底高含冰量多年凍土的冷卻效果。

3.1 計(jì)算模型與參數(shù)

塊石路基與熱棒路基計(jì)算模型見圖12，塊石層厚度為1.5 m。塊石層的計(jì)算采用等效導(dǎo)熱系數(shù)法，冬季塊石層的導(dǎo)熱系數(shù)約為夏季的12.2 倍。根據(jù)文獻(xiàn)［19］，塊石層冬季、夏季的導(dǎo)熱系數(shù)分別為12.276、1.006 W/（m·K），等效體積熱容為1.016 × 103kJ/（m3·K）。

采用的熱棒直徑為89 mm，蒸發(fā)段長(zhǎng)度為6 m，冷凝段為2.5 m。熱棒的邊界條件為

式中：q為熱棒-地基系統(tǒng)的熱流通量；Ts為蒸發(fā)段土體溫度；Ta分別為冷凝段大氣溫度；Rs為土體熱阻；Rf為冷凝器熱阻；A為冷凝段的有效散熱面積，根據(jù)文獻(xiàn)［20］取3.61 m2；?為熱棒冷凝器的表面有效放熱系數(shù)；v為平均風(fēng)速，取4.9 m/s；r為熱棒影響半徑，一般為1.5 ～ 1.8 m；D為熱棒直徑；λ為蒸發(fā)段土體平均導(dǎo)熱系數(shù)，根據(jù)土體參數(shù)表獲得；N為熱棒蒸發(fā)段長(zhǎng)度。

3.2 冷卻效果

高8 m 的塊石路基與熱棒路基填筑后三年內(nèi)的季節(jié)凍融過程見圖13。通過與圖3中未采用防護(hù)措施的普通路基對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，路基填筑后短期內(nèi)三種路基溫度場(chǎng)分布相差不大，隨著時(shí)間的推移逐漸顯示出差異。塊石路基在填筑后730 d 左右凍土由非銜接型變?yōu)殂暯有?，這是由于塊石路基能夠起到向地基傳遞冷量的作用，加快了融化夾層熱量的耗散。盡管如此，地表2 m 以下高含冰量?jī)鐾恋臏囟炔⑽闯霈F(xiàn)明顯的降低。對(duì)于熱棒路基，由于填筑時(shí)間為7月份，熱棒此時(shí)處于非工作狀態(tài)，路基填筑后初期基底多年凍土溫度基本與普通路基類似。但當(dāng)進(jìn)入冬季后，熱棒開始發(fā)揮制冷作用，從圖中可以看出路基填筑后200 d 左右基底高含冰量?jī)鐾翜囟乳_始出現(xiàn)下降，三年后基底多年凍土溫度最低為-5.6 ℃。熱棒路基凍土銜接時(shí)間為填筑后650 d左右，明顯早于塊石路基。

圖13 塊石路基與熱棒路基填筑后三年內(nèi)的季節(jié)凍融過程

塊石路基與熱棒路基填筑兩年后地溫與未凍水體積含水率隨深度變化情況見圖14?？芍捍藭r(shí)二種路基的凍土上限均已抬升至路基本體內(nèi)，但兩者地基溫度場(chǎng)卻存在明顯差異。采用熱棒措施的路基地溫均小于-1 ℃，屬于低溫凍土。而塊石路基基底多年凍土依舊處于高溫狀態(tài)。受地基溫度變化影響，熱棒路基由于地溫明顯降低，地基中的未凍含水率較塊石路基明顯減少。說明與塊石層相比，熱棒的制冷效果更加顯著，更有利于多年凍土的熱穩(wěn)定性。因此，考慮到未凍水對(duì)基底多年凍土的影響以及高溫-高含冰量的蠕變特性，高含冰量多年凍土地段高路堤應(yīng)該盡量采用熱棒冷卻措施。

圖14 不同路基地溫與未凍水體積含水率分布

此外，當(dāng)熱棒設(shè)置在路肩時(shí)由于其制冷范圍有限，使得熱棒周圍土體溫度明顯低于坡腳位置土體，路基面下方負(fù)等溫線呈上凸形態(tài)，如圖15所示黑色實(shí)線所示，進(jìn)而導(dǎo)致路基中的未凍水受重力作用影響在坡腳位置積聚。由圖15可知：坡腳未凍含水率較高的位置等溫線明顯下凹，說明該位置受未凍水水熱侵蝕的影響凍土退化明顯，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致坡腳位置產(chǎn)生變形，甚至引起邊坡溜塌等問題［21］。因此，對(duì)于高含冰量地段的高路堤不應(yīng)僅在路肩設(shè)置熱棒，還應(yīng)在路基兩側(cè)采取水熱防護(hù)措施，以防止未凍水在坡腳兩側(cè)匯集。

圖15 熱棒路基（h = 8 m）水分場(chǎng)分布

4 結(jié)論

本文考慮填料蓄熱對(duì)高含冰量?jī)鐾恋挠绊?，通過建立多年凍土路基水熱耦合模型，分析了填料初始溫度和路基高度對(duì)高含冰量?jī)鐾了疅崽卣鞯挠绊懸约皟鐾帘Ｗo(hù)措施對(duì)高含冰量地段高路堤的冷卻效果。結(jié)論如下：

1）在高含冰量?jī)鐾恋囟危芴盍蟽?chǔ)熱影響，路基填筑后導(dǎo)致低溫-高含冰量?jī)鐾辽郎刈優(yōu)楦邷?高含冰量?jī)鐾?。升溫幅度隨填料溫度與路基高度的增加而增加。路基高度對(duì)多年凍土地溫的影響較填料溫度更為復(fù)雜，路基高度越高，路基內(nèi)部越有可能形成融化夾層，并引起凍土上限下降，不利于多年凍土路基的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。因此，高含冰量地段普通路基填筑時(shí)應(yīng)采取隔熱措施，同時(shí)將路基填筑高度控制在5 m以內(nèi)，以減少填料儲(chǔ)熱對(duì)凍土的熱擾動(dòng)。

2）高含冰量?jī)鐾帘旧砗矢?，受熱擾動(dòng)升溫后釋放大量未凍水，并在負(fù)等溫線下凹位置處匯集，對(duì)基底多年凍土造成水熱侵蝕，引起下部高含冰量?jī)鐾恋倪M(jìn)一步升溫退化。未凍含水率隨填料溫度和路基高度的增加而增加，其變化值與填料溫度呈指數(shù)關(guān)系，與路基高度呈對(duì)數(shù)關(guān)系。

3）塊石層與熱棒均能起到冷卻地基的作用。但對(duì)于高路堤，熱棒的制冷效果更明顯，冷卻地基的作用更強(qiáng)，能夠顯著減少高含冰量?jī)鐾林形磧龊省Ｒ虼?，高含冰量地段的高路堤?yīng)采取制冷效果更強(qiáng)的熱棒防護(hù)措施。此外，熱棒路基兩側(cè)坡腳也應(yīng)采用水熱防護(hù)措施，以避免未凍水在坡腳下部積聚。