受气候变暖影响，东北北部地区冻融灾害频发，对寒区工程设施造成了重要影响。地基温度场的研究是分析与解决工程基础冻融灾害的重要手段。文中我们以漠河机场跑道为对象，通过有限单元法研究了洁净砾石换填对机场道基温度场的影响，并对运行30年内道基温度场进行预测。结果表明，换填使季节最大冻结深度（MSF）增加，且换填对道基下MSF的水平影响范围在道面中心线两侧30 m左右。之后，通过比较不同换填深度（1.5（顶）～3.5(底)、1.5～4.5、1.5～5.5和1.5～6.5 m）的道基温度场变化，发现：换填底部深度达到4.5 m时，MSF变化的速率开始减小。最后，根据IPCC第六次评估报告（AR6）未来100年间不同气候变暖速率模型模拟研究了无换填与不同换填深度下的MSF可能变化。结果发现，到2100年，在SSP2-4.5情景下，未换填及不同换填深度的道基下MSF分别为1.63、1.86、1.84、1.84和1.84 m。因此，利用换填法来减少跑道冻融灾害时换填深度应至少达到4.5 m。同时，应加强漠河机场道基地表水与该跑道区地下水的防排水设施建设与维运。研究结果有助于进一步认识换填对多年冻土和活动...

阿里机场是目前世界上海拔第三高的机场,其地下水埋深很浅、平均温度很低、地基土含盐量高,由此产生了机场建设领域独一无二的盐渍化季节性冻土问题。机场建设时期阿里机场采用了常规的钢围界+斜拉钢索围界方案,由于特殊的地质及气候条件,机场围界很快出现倾斜、破坏现象,对机场运营形成很大的安全隐患。本文根据阿里机场特点,自行设计出一种新型的围界类型,即块卵石石笼柔性基础+刀片刺网柔性上部结构+角钢固定和横向加强方案,多年实践表明该新型围界未见不良病害迹象,可作为高寒高海拔地区围界的备选方案。

结合新疆某机场建设实例，对机场西端400 m跑道道面破坏形式进行统计，分析冻胀原因，并根据工程情况，建立飞机降落瞬间受力点截面有限元分析模型，对比有无土工膜的情形下机场跑道路基应力、竖向变形，以及复合土工膜在不同布设深度情况下对路基竖向位移的影响。研究发现，下部土层含水会导致土层承压能力降低，是造成路基冻害的主要原因。在同样的荷载条件下，复合土工膜布设存在最佳布设深度。复合土工膜能够有效降低飞机冲击荷载作用下路面的应力和竖向位移大小，起到了保护路面、延长路面寿命的作用。

针对多年冻土区机场跑道特点及飞行区的特殊要求，提出斜插L型热管+保温板温控技术方案。首先，对工业纯铝、Q235碳素钢及304不锈钢3种不同材质热管的降温效果进行了实验对比，实验结果表明：工业纯铝热管的降温效果最佳。其次，采用纯铝材质L型热管针对蒸发段坡角、热管弯折角、保温板厚度及保温板埋深对道基温控的影响程度进行了实验分析，实验结果表明：在10°～45°范围内，蒸发段坡角越大,降温效果越好，在梯度比定量指标下，蒸发段坡角取25°可同时满足降温效果和经济性最优化；热管弯折角对降温幅度影响较小，同一埋深下，温差范围在0.1℃～0.3℃，弯折角取120°；2 cm厚度保温板的土层回温率最大，3 cm和5 cm厚度保温板的土层回温率较为接近，8 cm厚度保温板土层回温率最小，综合考虑保温效果和经济性，取3 cm厚度的保温板；保温板距上覆碎石层10、20、30 cm不同埋深下，10 cm埋深的土层回温率较20 cm和30 cm埋深的土层回温率分别高0.02%～0.71%和0.65%～1.71%,20 cm埋深的土层回温率较30 cm埋深的土层回温率高0.62%～1.62%,30 cm埋深的保温效...

为表征冻土地层天然存在的三维空间变异性并阐明冻结帷幕温度特征值演化过程与统计规律，将冻土地层热学参数建模为三维空间随机场，提出用于不规则三维空间随机场离散的四面体单元局部平均法；引进体积坐标变换和高斯数值积分呈现了不规则三维四面体随机场单元协方差矩阵的解析计算方法和数值计算方法；构建考虑冻土地层三维空间变异性的冻结帷幕水热耦合随机分析模型，获得温度特征值动态演化过程与统计规律，讨论表征三维空间变异性的随机场相关结构模式对冻结帷幕温度特征值的影响。结果表明：提出的三维随机场四面体单元离散法能与有限元四面体单元离散法完美结合，随机场网格与有限元网格的对应关系清晰，易于随机有限元程序的编制；冻土地层热学参数的空间变异性对冻结帷幕温度特征值有显著影响，其中导热系数空间变异性影响最为强烈；不同三维随机场相关结构模式对冻结帷幕温度特征值影响程度存在差异，其中三角型模式影响最大，高斯型为中间值，指数型影响最小。

冻土是一种结构非常复杂的多相体系,由矿物颗粒、冰、未冻水和气体组成,其性质与一般土有很大的差别。世界上的冻土面积大概占陆地总面积的23%,我国作为世界冻土第三大国,冻土在国土面积中所占比例更是不容忽视。然而,多年冻土会严重影响路基的稳定性以及跑道的安全性、适用性和耐久性。因此,关于冻土在冻胀和融陷过程中所产生的变化和它对路基影响的研究就显得尤为重要。目前国内已有不少学者对于冻土性质进行了分析研究,文章将根据现有的数据对多年冻土地区跑道路基土的性质和处理方法进行总结。

综合考虑第二、三类上边界条件,运用ABAQUS模拟漠河地区机场跑道多年冻土地基温度场分布,探讨了附面层理论在漠河地区的应用,研究了漠河地区多年冻土地基温度场附面层参数及温度函数。研究结果表明:漠河地区机场跑道沥青混凝土道面附面层厚度为0.12 m,附面层底地基温度初始值为1.90℃,振幅为25.09℃;天然地面附面层厚度为0.06 m,附面层底地基温度初始值为1.03℃,振幅为25.20℃,扩展了附面层理论的应用地区,为漠河地区机场跑道地基稳定性研究提供了基础。

基于ABAQUS有限元及其二次开发平台,建立了多年冻土地区机场沥青道面地基温度场分析模型,对不同宽度道面地基温度场进行对比分析,同时对地基温度场影响范围、地基最大融化深度进行研究。结果表明:机场道面宽度对地基温度场影响明显,在相同时间条件下,随着道面宽度的增加,地基融土核最高温度不断上升融土核面积不断扩大,且椭圆形融土核中部越来越饱满;外界温度对5 m深度内地基温度影响显著,随着深度的增加影响越来越小,达到一定深度后地基温度基本保持不变;不同道面宽度地温沿水平方向温度变化呈"Z"形分布,越接近道肩处温度变化越明显,同时道面对天然冻土的影响范围约为距道肩20 m内;道面中心处融深随宽度的增加呈现两个阶段上升趋势,且道中融深明显大于道肩融深,道肩融深受机场道面宽度影响很小。基于此建立了道中地基融深受道面宽度影响的变化规律,为多年冻土区机场建设提供相应的理论依据。

季冻土地区机场在季节变化过程中,受冻融循环影响,机场道面易出现裂纹、错台、断裂等形式的冻胀破坏,严重威胁机场飞行保障安全。为此,文中对东北地区2个新建机场道面冻胀行为进行持续观测,得到其冻胀变形规律,在此基础上结合现有理论研究,进一步探讨预防冻胀破坏的具体措施,为季冻土地区机场道面施工提供参考。

在多年冻土区修建机场跑道相较于一般线性道路、铁路工程,其难度表现在道面幅宽相对较大,对地面承载力及平整度要求高,飞机荷载对地基产生的应力也较高,影响深度也更大;地基的冻胀、融沉等特性对机场跑道地基性能影响也更大,尤其是不均匀沉降问题更加突出;另外在飞机荷载等高应力作用下冻土的流变现象将更加突出,使冻土稳定性与变形控制等更加困难。因此,对多年冻土区机场跑道地基冰冻灾害的形式及产生的机理进行了具体的分析,同时探讨了多种病害治理措施,希望对以后的具体工作起到一定的参考作用。