多年冻土区公路路基大多属高温冻土、极易受工程的影响产生融化下沉,多年冻土区宽幅公路聚热效应尤明显,路基宽度的增加会导致路基病害加重,路基稳定性问题已成为青藏道路工程建设亟待解决的关键问题。透壁式通风管-块石复合路基是一种主动降温措施。为研究其在宽幅公路的冷却效果及路基宽度的变化对路基降温效应的影响,基于块石层和通风管中空气的流速场和多孔介质传热的温度场的特征,采用两相物理场耦合关系,在考虑全球气候变暖以及路基两侧阴阳坡的条件下对宽幅公路透壁式通风管-块石复合路基的温度场进行数值模拟,分析路基施工后10年间的降温效应。研究结果表明:相较于素土路基,透壁式通风管-块石复合路基在路基下侧形成稳定冰核,对宽幅公路的冷却效果更为显著,宽度对路基的风速场和温度场影响明显。路基宽度增大,透壁式通风管风速减小,块石层风速增加,冰核面积及其下移深度增长速率变小,路基稳定时间加长,透壁式通风管-块石复合路基的降温效应逐渐减弱。当路基宽度大于32 m时,块石层风速增长速率明显放缓,低温区域面积增长速率及边缘深度下移增长速率下降,路基稳定时间延长,零温线上升高度减小。
为研究多年冻土地区宽幅高等级公路路基的稳定性,采用拉格朗日法描述的大变形固结理论及具有相变的传热理论,对G214(共和至玉树)高等级公路中不同宽度和高度路基的温度场和融沉变形进行了数值计算。结果表明:当路面宽度从12m增加到24m时,2～6m高路基中心位置冻土上限埋深增大3～6倍;随着路面宽度的增加,黑色沥青路面的热聚集效应和路基中心下冻土的融沉变形都显著增大;当路基高度为3m时,路基竣工50年后12,24m宽路基的中心和路肩位置沉降变形差值分别约为130,59mm;当路面宽度为12m时,路基中心与路肩位置的沉降值之差随路基高度增加而减小,当路面宽度为24m时则相反,且路基更易产生纵向裂缝。