相比普通公路、铁路工程，机场跑道具有更为严格的要求，尤其是寒区修建机场，需考虑冻融循环对跑道服役性能的影响。在寒区大温差环境下，地下水汽聚集形成的“锅盖效应”，会加剧跑道的冻融破坏。针对寒区机场跑道工程冻融影响因素、形成机理，归纳寒区跑道工程“锅盖效应”的形成机理，提出改善路基土性能和结构设计、控制水分迁移和防止“锅盖效应”、制定综合管理和维护策略、采取新材料与技术应用等病害防治技术。建议今后应逐步将室内试验、模型试验、数值分析、现场原位试验和实际工程病害检测紧密结合，完善和改进寒区机场跑道工程冻融理论和防治措施，并应用于工程实践中。
相比普通公路、铁路工程，机场跑道具有更为严格的要求，尤其是寒区修建机场，需考虑冻融循环对跑道服役性能的影响。在寒区大温差环境下，地下水汽聚集形成的“锅盖效应”，会加剧跑道的冻融破坏。针对寒区机场跑道工程冻融影响因素、形成机理，归纳寒区跑道工程“锅盖效应”的形成机理，提出改善路基土性能和结构设计、控制水分迁移和防止“锅盖效应”、制定综合管理和维护策略、采取新材料与技术应用等病害防治技术。建议今后应逐步将室内试验、模型试验、数值分析、现场原位试验和实际工程病害检测紧密结合，完善和改进寒区机场跑道工程冻融理论和防治措施，并应用于工程实践中。
相比普通公路、铁路工程，机场跑道具有更为严格的要求，尤其是寒区修建机场，需考虑冻融循环对跑道服役性能的影响。在寒区大温差环境下，地下水汽聚集形成的“锅盖效应”，会加剧跑道的冻融破坏。针对寒区机场跑道工程冻融影响因素、形成机理，归纳寒区跑道工程“锅盖效应”的形成机理，提出改善路基土性能和结构设计、控制水分迁移和防止“锅盖效应”、制定综合管理和维护策略、采取新材料与技术应用等病害防治技术。建议今后应逐步将室内试验、模型试验、数值分析、现场原位试验和实际工程病害检测紧密结合，完善和改进寒区机场跑道工程冻融理论和防治措施，并应用于工程实践中。
为了探究哈尔滨季冻区高铁路基冻胀受气态水迁移驱动的影响,依据"锅盖效应"和土水势理论,分析不同含水率下路基在温度势和基质势驱动作用下的气态水迁移规律。实验结果表明:总含水率低于15%时,基质势驱动作用下的气态水迁移量可达0.13%,温度势驱动作用下的气态水迁移量为0.26%,基质势驱动与温度势驱动共同作用;总含水率高于15%时,基质势驱动作用下的气态水迁移量可达1.32%;温度势驱动作用下的气态水迁移量为4.88%,温度势驱动起主导作用。二者共同作用下,路基冻胀受温度势的驱动更为明显。
为了探究哈尔滨季冻区高铁路基冻胀受气态水迁移驱动的影响,依据"锅盖效应"和土水势理论,分析不同含水率下路基在温度势和基质势驱动作用下的气态水迁移规律。实验结果表明:总含水率低于15%时,基质势驱动作用下的气态水迁移量可达0.13%,温度势驱动作用下的气态水迁移量为0.26%,基质势驱动与温度势驱动共同作用;总含水率高于15%时,基质势驱动作用下的气态水迁移量可达1.32%;温度势驱动作用下的气态水迁移量为4.88%,温度势驱动起主导作用。二者共同作用下,路基冻胀受温度势的驱动更为明显。
为了探究哈尔滨季冻区高铁路基冻胀受气态水迁移驱动的影响,依据"锅盖效应"和土水势理论,分析不同含水率下路基在温度势和基质势驱动作用下的气态水迁移规律。实验结果表明:总含水率低于15%时,基质势驱动作用下的气态水迁移量可达0.13%,温度势驱动作用下的气态水迁移量为0.26%,基质势驱动与温度势驱动共同作用;总含水率高于15%时,基质势驱动作用下的气态水迁移量可达1.32%;温度势驱动作用下的气态水迁移量为4.88%,温度势驱动起主导作用。二者共同作用下,路基冻胀受温度势的驱动更为明显。
综合分析了冻土液态水和气态水迁移机制以及水热耦合数值模型，归纳了土水势理论和水汽迁移成冰理论的研究进展，综述了冻土传统水分迁移驱动力理论和水汽迁移驱动力理论，分析了工程地基土体增水机理，对水热力和水热汽耦合作用理论进行了总结分析，并对比了不同数值模型的特点。因冻土冰水相压力的不明确，Clapeyron方程在冻土中的适用性还需进一步探究；水汽遇冷冷凝作用和水汽蒸发凝结作用很好地解释了非饱和土体的增水机理；传统水分迁移理论多是基于液态水展开研究，忽略了水汽运移的影响，水汽迁移成冰理论很好地解释了水汽运移引起的工程冻害；水热力耦合迁移理论没有充分表征应力场的作用，不能完全揭示土体冻胀的形成和发展过程。
综合分析了冻土液态水和气态水迁移机制以及水热耦合数值模型，归纳了土水势理论和水汽迁移成冰理论的研究进展，综述了冻土传统水分迁移驱动力理论和水汽迁移驱动力理论，分析了工程地基土体增水机理，对水热力和水热汽耦合作用理论进行了总结分析，并对比了不同数值模型的特点。因冻土冰水相压力的不明确，Clapeyron方程在冻土中的适用性还需进一步探究；水汽遇冷冷凝作用和水汽蒸发凝结作用很好地解释了非饱和土体的增水机理；传统水分迁移理论多是基于液态水展开研究，忽略了水汽运移的影响，水汽迁移成冰理论很好地解释了水汽运移引起的工程冻害；水热力耦合迁移理论没有充分表征应力场的作用，不能完全揭示土体冻胀的形成和发展过程。
综合分析了冻土液态水和气态水迁移机制以及水热耦合数值模型，归纳了土水势理论和水汽迁移成冰理论的研究进展，综述了冻土传统水分迁移驱动力理论和水汽迁移驱动力理论，分析了工程地基土体增水机理，对水热力和水热汽耦合作用理论进行了总结分析，并对比了不同数值模型的特点。因冻土冰水相压力的不明确，Clapeyron方程在冻土中的适用性还需进一步探究；水汽遇冷冷凝作用和水汽蒸发凝结作用很好地解释了非饱和土体的增水机理；传统水分迁移理论多是基于液态水展开研究，忽略了水汽运移的影响，水汽迁移成冰理论很好地解释了水汽运移引起的工程冻害；水热力耦合迁移理论没有充分表征应力场的作用，不能完全揭示土体冻胀的形成和发展过程。
寒区大温差环境下封闭工程结构层覆盖于地基上,导致水分聚集在结构层底部形成"锅盖效应",引起地基承载力降低,加剧工程冻融病害。随着"一带一路"的推进,寒区高等级公路、油气站场、机场跑道建设涉及的锅盖效应病害亟需解决。调查了寒区公路路基、高铁无砟轨道基床、机场跑道、输油站场面临的锅盖效应病害,从病害特征、形成机理、理论模型、防控技术等四个方面,综述了寒区工程锅盖效应形成机理及病害防治的最新进展。同时,在总结当前锅盖效应研究不足的基础上,提出了今后寒区工程锅盖效应理论研究和灾害控制措施的方向:(1)关注水汽含量的测试和多年冻土区锅盖效应形成条件研究;(2)构建考虑空气-水汽两相流和土体变形规律的水-汽-热-力耦合模型,以此来预测工程构筑物的稳定性;(3)开展基于"阻-通-截"理念的综合防治措施研究,以期为寒区工程设计和病害防治提供理论支持和科学对策。