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...

为了揭示多场耦合作用下多年冻土宽幅跑道温度应力的分布规律，首先，采用室内试验模拟了东北某地区冷季降温时多年冻土地温的变化过程，并与基于水热耦合理论建立的温度场模型进行对比；其次，依据东北地区多年冻土地质条件，并结合跑道结构力学参数随温度变化规律建立跑道水热力耦合的地基二维有限元模型；最后，分别计算了30年内1月、4月、7月和10月跑道道面结构和地基整体温度应力的分布规律。结果表明，基于水热耦合的有限元模拟计算冻土温度场的方法是有效的；跑道中间的水平温度应力影响深度约为5 m，一年中1月和7月温度应力变化较为显著，冻土地基大范围内以温度压应力为主，且逐年增大；道面结构层内的最大温度拉应力在1月出现在跑道中心面层，约占面层材料劈裂强度的30%，在7月出现在跑道基层，约占基层材料劈裂强度的28%，因而多年冻土区跑道地基温度应力在夏季和冬季需要引起重视。上述成果可为在多年冻土环境开展机场跑道设计提供参考。

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...

冻土性质与温度密切相关,为分析跑道运行年限内下部地温随外界气温改变的变化规律,通过有限元软件建立多年冻土区跑道模型,计算6种年均气温、4种换填深度共计24种工况下跑道地温场的分布。结果显示:近跑道土体地温年变化幅度大,达到足够深度后,地温逐渐稳定。土基最大融深随跑道运行时间的增长逐渐增大,年均气温越低,下部土体热状况越好。随换填深度增加,会使一定范围内的跑道地温降低,换填深度增大到一定程度后,地温降低的幅度逐渐减小。

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。

对比了青藏高原多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场,分析了其地基温度分布、温度沿深度的变化以及地基最大融化深度,研究了宽幅沥青混凝土道面机场跑道地基温度场特征,对比了不同道面宽度条件下其地基温度分布、不同时间地基温度沿深度的变化以及跑道中部及道肩的最大融化深度,并基于道面宽度、时间建立了沥青混凝土道面机场跑道道中地基融化深度的表达式。研究结果表明:多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场存在明显差异,机场跑道地基融土核位置更低,且全部位于天然地面以下,而公路路基融土核位置相对较高,可以通过抬高路堤使融土核全部位于路堤内,便于通风管等温控措施的施工,可见由于机场跑道无路堤、道面幅度宽等特点,使得多年冻土地区公路与铁路建设的现有研究成果不能完全应用于机场跑道建设中;对于沥青混凝土道面的机场跑道多年冻土地基,随着道面宽度的增加,跑道地基稳定性降低,道面宽度每增加1%,地基0℃等温线约下降0.17%,地基融土核最高温约上升0.46%,道中地基融化深度约加深0.19%,但当道面宽度超过35 m时,道中地基融化深度趋于平稳;相对于道中地基温度场,道肩受道面宽度的影响较小,当道面宽度...

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。

我国分布有大面积的多年冻土,根据我国机场建设的中长期规划,未来将在多年冻土区修建大量机场,这些机场的修建将不能避免多年冻土问题.国内关于冻土区机场跑道修筑的经验非常有限,国外则开始的较早,并积累了一些经验.总结分析国内外多年冻土区机场跑道修筑技术的现状,其跑道类型主要有:基岩跑道、开挖换填法修筑的跑道、铺设隔热层的跑道、安装热管的跑道,共4类.由于我国多年冻土区的特殊性,国外的跑道修筑经验只能在一定程度上参考.由于飞机跑道不同于铁(公)路的特殊性,近年国内在冻土区铁(公)路的修建过程中采用的稳定冻土地基的工程措施如何应用到机场跑道的建设上,仍需进一步研究、验证和实践.将来在我国多年冻土区修建机场跑道,应结合国外已有的技术和经验,并以我国在多年冻土区线性工程中已取得的经验作为基础,进一步研究我国多年冻土区机场跑道修筑的关键技术.