【目标】分析多年冻土区高速公路路基不同沉陷形态、行驶速度等因素对车辆乘员舒适性的影响，明确路基不同病害类型的分级控制标准。【方法】基于多年冻土区高速公路路表沉陷激光点云实测数据将不均匀沉陷细分为错台型沉陷、曲线型沉陷和拱起型变形，进一步采用CarSim仿真软件构建人-车-路耦合模型分析了不同类型沉陷对车辆加速度的影响规律。【结果】行车舒适性受行车速度、错台高度、曲线型沉陷深度、拱起的高度以及病害区纵向波长等因素的综合影响，其中错台病害对行车舒适性影响最大；同路况下，车身垂向加速度峰值随车速增加而增大；在曲线型沉陷与拱起病害中，行车舒适性与病害区纵向波长呈正相关，而与沉陷/拱起高度呈负相关；当纵向波长相同时，拱起病害应设定更严格的养护控制标准。【结论】应根据人体舒适性加速度阈值建立不同沉陷形态的分级控制标准，以有效指导沉陷处治和车辆限速管理。多年冻土区高等级公路不均匀沉陷发育路段全线限速应在80 km/h以下，病害严重路段限速60 km/h或更低；错台高度控制在1.5 cm以内；曲线型沉陷区纵向波长应大于7 m,沉陷深度控制在5 cm内；曲线型拱起区纵向波长应大于5 m,拱起高度控制在3...

随着青藏高原气候向暖湿化发展，降雨对多年冻土路基水热过程的影响更为显著。路基内的裂隙为雨水快速入渗提供了通道，但现有冻土路基水热研究中却极少考虑裂隙流。因此，基于传热传质耦合理论，通过调整水分边界引入降雨与蒸发，进而分析水分入渗对存在纵向裂缝的路基水热状况的影响规律。结果表明，雨水通过裂隙渗入到路基内部，并在裂隙区形成含水率较大的区域，最大扰动范围0.6 m。降雨在增大土体含水率的同时，可使土体温度升高6～8℃。长时间、小降雨强度的模式对路基土体的升温更为显著。考虑裂隙扩展与雨水的相互作用将加速冻土退化，对于多年冻土区路基裂隙，应及时采取措施进行治理。

针对路基的季节冻土冻胀与多年冻土热融变形病害问题，研发基于多源热泵原理的主动温度控制技术。硬件方面，设计面向交通结构场景的异型热泵系统，构建热泵机组的热能转化、运行状态监测、过载过热保护、机电一体控制等各项功能的组件模块，提出传热强化的换热器类型及多源驱动方案。软件方面，构建路基热负荷预测模型、多源储量评估模型、热泵系统稳态热力计算模型、离网式光储供电系统设计模型、热泵系统动态运行控制模型。该技术应用于准池铁路、沈白高速铁路、河北省秦唐高速公路、青海省道S224公路等多条铁路、公路，路基温度控制效果良好。

冻土是一种具有复杂特性的地质体，温度、湿度、压力、地质构造等因素的变化会导致冻土呈现出不同的特点，给路基设计带来很大的不确定性和复杂性。分析了影响高速公路冻土路基设计的因素、设计的思路和策略、计算方法，并对高速公路冻土路基设计的具体方法如保温隔热法、排水隔水法、复合地基法、换填法、化学加固法、动态设计法等方法逐一进行了剖析，明确在实际应用中需要根据当地的气候条件、工程要求、冻土性质等因素来选择合适的保温材料、铺设厚度、排水系统、隔水材料、换填材料、化学物质以及施工方法，可为高速公路冻土路基的设计和施工提供参考。

基于地源热泵的人工供热方法是寒区路基冻害防控的一种新措施。该文建立路基专用热泵的稳态热力计算模型，用于热泵选型匹配与优化设计。建立主要部件压缩机、冷凝器、节流器、蒸发器的结构参数与环境参数、制冷剂状态参数之间的函数关系，提出子模型间耦合方法，基于Python语言编制程序。首先，选择压缩机和制冷剂类型，拟定供热温度和集热温度；然后，依次调用4个子程序，以部件目标参数的计算值与拟定值是否相等为收敛判据，以制冷剂状态参数的计算值与拟定值是否相等为终止判据。循环计算收敛时对应的部件结构参数即为优化结果。文中选择准池铁路某冻害路基设计供热方案，验证程序可靠性。结果表明，热泵性能达到预设水平，保证了路基供热方案的有效性。

气候变暖的背景下,青藏铁路冻土路基稳定性面临严峻挑战,主要表现为路基出现沉降、开裂等病害。本文通过分析青藏铁路多年冻土区K1496+750路基断面地质条件,对本断面路基沉降产生原因进行分析,并通过分析长周期的变形监测数据,讨论了路基采取块石护坡和热棒等防护措施的作用效果,为多年冻土区路基病害防治提供借鉴。

在多年岛状冻土区,公路的走向会使路基两侧坡面及其下伏土层的地温环境存在较大差异,从而导致路基结构发生不均匀热变形,继而引发纵向开裂、热融沉等严重的路基病害,直接威胁行车安全。掌握该类路基坡向性差异特征是提高公路设计质量,改善路基热稳定性的前提,因此,以实际工程为载体,采用有限元数值模拟方法,通过在路基两侧坡面施加差异性热流密度,对高纬高寒地区多年岛状冻土路基的坡向性热效应展开研究,研究结果表明:路基热稳定性会随着坡面热差异的增大而发生不均衡性变化,依据差异性热流密度条件下的路基位移场热响应情况,揭示了多年岛状冻土路基在不同状态下的坡向性热变形特征及可能诱发的路基病害。

通过对京漠公路岛状冻土区路基施工前预埋温度传感器,进行原植被保护区冻土和清表后仅覆盖砂砾层冻土路基温度变化规律进行研究,拟通过其工前温度变化规律为冻土区路基选择合适的处理方法提供依据。分析结果表明:该路段原植被具有较好的隔热效果,能够有效保护当地原状冻土;清表后仅覆盖砂砾,其下土层受地温影响较大,温度在冻土中传导具有一定的滞后性和衰减性。结合该路段的地质勘查资料及岛状冻土区路基施工前温度变化规律,给出了治理该路段冻土的推荐措施。

本文建立了青藏公路楚玛尔河路段某冻土路基工程的FLAC 3D数值模拟模型,分析了不同季节的阴阳坡效应和路基内部土体的温度变化规律,研究了温室效应对路基内部土体温度分布的影响规律。研究成果表明:(1)春夏秋冬环境条件下,阳坡和阴坡的温差分别为4℃、0℃、3℃和8℃;(2)在同一水平高度,路基内部土体的温差在夏季相差不明显、春秋季节较为明显、冬季最为明显;(3)温室效应会造成路基内部土体温度整体升高,导致路基土体的冻融交界线每10年会提升约0.6m。

针对我国东北高寒岛状冻土路基因冻胀融沉引发的各类路面病害,分析了岛状冻土区路基的冻胀融沉原理,提出了将桩筏应用于岛状冻土路基处理,为岛状冻土区路基的处理提供了另一种形式,能够有效提高岛状冻土区道路的工程质量。