高原冻土区地质条件复杂，冻土地基的差异性冻胀和融沉变形威胁着工程的长期稳定性和服役性能。为满足工程基础的工后沉降与沉降差要求，同时减少对下部冻土的扰动，以多年冻融区过渡段某富水场地为例，开展地基处理现场试验，对比块石抛填和块石抛填+换填两种地基处理施工方案。结果表明，针对包括淤泥质泥岩、粉砂质土、中粗砂、冻融区过渡带四种工程地质条件，采用块石抛填方案均出现翻浆、冒泥等现象，无法碾压达成地基处理要求，而采用块石抛填+换填处理方案，经8～10遍碾压后，压实度均能达到要求。

块石护坡在多年冻土区路基工程建设和维护中已得到广泛应用。近年来，有关块石护坡的降温效能存在一些争议，尤其是在高温冻土区其能否抵御气候变暖的不利影响这一问题引起了学者的关注。基于青藏铁路近20年现场观测数据和数值模拟预测，探讨气候变暖背景下高温冻土区块石护坡路基50年内的热状况演化规律以及天然场地高温冻土退化过程。结果表明：块石护坡路基能够有效抬升人为冻土上限，路基运营20年后人为冻土上限较原天然上限仍有近2 m的抬升；路基运营20年内，浅层冻土地基存在明显升温过程，导致人为上限以下形成厚度达6～8 m的高温冻土层，其压缩和蠕变变形可引发量值可观的路基沉降变形；在50年气温升高2.6℃情景下，路基运营30年后人为冻土上限下降至同期天然场地冻土上限水平，此后路基人为上限与天然冻土上限同步下降，会进一步引发显著的路基沉降变形。对于高温冻土区块石护坡路基而言，依据路基热状况和变形发展过程，适时采用如热管类的补强措施是必要的。

利用2006—2020年青藏铁路沿线多年冻土区长期地温监测资料，选取高温多年冻土区内三类典型路基结构（普通路基、U型块石路基、块石护坡路基）对应的长期监测断面，对15年间路基下20 m深度范围内温度场、年平均地层温度及年最高地层温度的演化规律进行分析和研究。监测和分析结果表明：普通路基左右路肩下冻土层的年平均地层温度增长速率高于天然场地同深度冻土层的增长速率。U型块石路基下年平均地温始终低于天然场地年平均地温并保持一定差值，且左右路肩下的地温差异不可忽视。块石护坡路基左路肩的年平均地温与天然孔相差不大，而右路肩的年平均地温始终低于天然孔，左右路肩下的地温差异要小于U型块石路基。普通路基下人为多年冻土上限始终低于天然多年冻土上限。U型块石路基和块石护坡路基左右路肩的人为多年冻土上限均已抬升至路基本体内，左右路肩的融深差值为1.0～1.5 m，块石护坡路基融深差值略低于U型块石路基。综合来看，由于工程及气候变暖等热扰动的影响，高温多年冻土区内的普通路基已不能维持其下多年冻土的热稳定性，需采取一定的主动降温补强措施。U型块石路基及块石护坡路基对其下多年冻土具有一定的主动降温效果，但左右路肩的...

基于现场调研，总结分析了多年冻土区路基沉陷、波浪变形、路基纵向裂缝及边坡破坏等典型病害的产生原因；结合片块石路基结构，分析了该种路基的降温机理；从冻土类型、路基填料、路基设计与施工等方面分析了影响片块石路基整体稳定性及降温效果的因素；在此基础上，从施工准备、地基基底处理、片块石层的填筑与压实等方面研究其施工工艺。

在边坡滑塌、不均匀沉陷等路基病害极易发生的多年冻土区，片块石路基是一种常见的路基结构，而其在高纬度林区的应用研究还相对较少。针对高纬度林区多年冻土体积含冰率高、对温度变化敏感等特征，以高纬度林区某段公路多年冻土片块石路基工程为例，建立冻融循环热力耦合数值模型，分析了片块石路基温度场和应力-应变场的变化规律，研究了路基冻胀融沉的热力学机制。结果表明：高纬度林区多年冻土片块石路基的温度场，在地下2 m内受地表温度影响显著，而地下2 m以下受影响较小，温度稳定在-1.5℃。多年冻土片块石路基的变形以融沉为主，在11月达到最大值，为13.5 mm;而冻胀量在4月达到最大值，为7.5 mm。路基融沉主要归因于冻土的融化，而路基冻胀是由于路基结构本身的冻胀变形引起的。因此，在高纬度林区多年冻土路基采用片块石冲压层和填筑层的结构是可行的，对路基下冻土起到良好降温效果的同时，路基的变形量也控制在了规范要求范围内。

为解决气候变暖、施工扰动引起的多年冻土区公路路基融沉失稳问题,探索适用于东北地区多年冻土的路基结构,该研究提出采用大粒径块石层换填地基多年冻土层的新型路基结构对路基变形进行改善,并在京漠公路瓦拉干至西林吉段工程中进行实践。对比不同换填材料对路基热稳定性的影响,将换填角砾路基结构作为对照,建立考虑水分相变和空气自然对流换热的传热模型,对2种路基交工后20 a内的温度状况进行数值计算。结果表明,2019—2039年,换填块石路基和换填角砾路基下多年冻土上限分别降至-4.43 m和-6.51 m,融化夹层面积分别增加至44.48 m2和72.53 m2。换填块石路基比换填角砾路基下多年冻土上限更高,融化夹层更薄。而且换填块石路基下多年冻土上限始终位于块石层内,由于块石颗粒间能够形成良好的嵌锁结构,从而有效抵御地基不均匀变形,因此该路基结构可以有效减小路基沉降量。然而,换填角砾路基下多年冻土上限已经进入中风化安山岩层,而且角砾颗粒间不能形成良好的嵌锁结构,也无法抵御地基不均匀变形,由此判断换填角砾路基的融化沉降量较大,该路基结构不适用于东北多年冻土区...

随着我国现阶段的公路建设里程不断增长,相较于常规平原地区,高寒冻土区公路建设过程要克服冻土路基带来的各类不良影响。针对热扰动对冻土区片块石路基带来的影响进行深入研究,在分析该区域高等级公路路基状态的过程中,采集片块石路基的温度状态、吸放热状态和冻融循环状态等方面数据,探讨了其热状态变化的整体规律。研究结果显示:片块石路基在冻土区有着很好的热稳定性作用,可实现主动冷却作用;片块石路基能通过加快温差空气间的流通速度,避免热扰动对路基温度产生过于明显的影响,从而减少热扰动所带来的各类路基病害;片块石路基正下方的最大融化深度正逐步提高;片块石路基的阴阳面存在吸放热不平衡的情况,阳面路肩吸放热量达到阴面路肩吸放热量的2.7倍,阳面坡脚吸放热量达到阴面坡脚吸放热量的2.3倍;随着片块石路基阴阳面吸放热不平衡的发展,其对应的阴面冻土升温速度小于阳面冻土,阴面冻土上限发展程度同样小于阳面冻土。

结合青藏铁路风积沙填堵块石路基特征,利用降雨观测数据,采用数值模拟计算分析降雨条件下风积沙与块石混合层的水热响应特征。结果表明:在年平均气温较高区域,降雨能够抬升冻土上限和降低冻土温度。风沙填堵块石层后,总等效体积含水量在浅表层降低,在冻土上限附近即深度-3.0～-2.0 m处呈增加趋势。同时夏季液态水体积含量和冬季体积含冰量增大,风积沙块石层下部冻土存在水分累积。天然土层下部水分含量变化小,受降雨影响不大。风沙填堵块石层后其下部土层的水分累积,会引起冷暖季节的冻胀融沉,应加强防排水设计措施,防止因路基坡脚积水造成侧向入渗。

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。

基于高温不稳定多年冻土区长期温度数据,针对片块石路基温度变化、热收支、冻融循环特征进行了分析。结果表明,片块石层作为主动冷却措施的一种,增加了冷热空气的交换,减少了进入路堤的热量,有效地减少了热扰动对路基下路多年冻土热稳定性的不利影响,但观测期间路基中心下的最大融化深度有逐渐增大趋势,且热量在路基阳坡热收支远大于阴坡,右路肩热收支是左路肩的2. 73倍,右坡脚热收支是左坡脚的2. 29倍,这种热量差异引起路基阳坡下伏多年冻土升温大于阴坡,导致阳坡冻土上限发展速率明显大于阴坡。