为探究寒区路基在水-热耦合作用下的变形机理，本研究以鹤哈高速（G1111）苔青至伊春段（62.44km）为对象，构建二维水热迁移耦合模型，结合现场监测与数值模拟方法，揭示冻融循环过程中路基温度场、水分场与变形场的相互作用规律。基于相变传热与非等温水分迁移理论，采用Abaqus软件进行仿真分析，在路基横断面上自左侧路肩至右侧路肩按1.25m间距均匀布设9个综合监测点，量化路基表层冻胀与融沉阶段的变形特征。结果表明：冻结期模拟路段路基表层最大冻胀位移可达8.48mm，横截面变形呈抛物线分布；春季融沉速率（0.12mm/d）显著高于冻胀期（0.07mm/d），且11月至次年1月的冻胀速率较1-2月高18.7%；竖向位移极值与地温梯度呈负相关。研究成果为寒区道路抗冻设计与病害防控提供了理论依据。
为探究寒区路基在水-热耦合作用下的变形机理，本研究以鹤哈高速（G1111）苔青至伊春段（62.44km）为对象，构建二维水热迁移耦合模型，结合现场监测与数值模拟方法，揭示冻融循环过程中路基温度场、水分场与变形场的相互作用规律。基于相变传热与非等温水分迁移理论，采用Abaqus软件进行仿真分析，在路基横断面上自左侧路肩至右侧路肩按1.25m间距均匀布设9个综合监测点，量化路基表层冻胀与融沉阶段的变形特征。结果表明：冻结期模拟路段路基表层最大冻胀位移可达8.48mm，横截面变形呈抛物线分布；春季融沉速率（0.12mm/d）显著高于冻胀期（0.07mm/d），且11月至次年1月的冻胀速率较1-2月高18.7%；竖向位移极值与地温梯度呈负相关。研究成果为寒区道路抗冻设计与病害防控提供了理论依据。
为探究寒区路基在水-热耦合作用下的变形机理，本研究以鹤哈高速（G1111）苔青至伊春段（62.44km）为对象，构建二维水热迁移耦合模型，结合现场监测与数值模拟方法，揭示冻融循环过程中路基温度场、水分场与变形场的相互作用规律。基于相变传热与非等温水分迁移理论，采用Abaqus软件进行仿真分析，在路基横断面上自左侧路肩至右侧路肩按1.25m间距均匀布设9个综合监测点，量化路基表层冻胀与融沉阶段的变形特征。结果表明：冻结期模拟路段路基表层最大冻胀位移可达8.48mm，横截面变形呈抛物线分布；春季融沉速率（0.12mm/d）显著高于冻胀期（0.07mm/d），且11月至次年1月的冻胀速率较1-2月高18.7%；竖向位移极值与地温梯度呈负相关。研究成果为寒区道路抗冻设计与病害防控提供了理论依据。
为探究寒区路基在水-热耦合作用下的变形机理，本研究以鹤哈高速（G1111）苔青至伊春段（62.44km）为对象，构建二维水热迁移耦合模型，结合现场监测与数值模拟方法，揭示冻融循环过程中路基温度场、水分场与变形场的相互作用规律。基于相变传热与非等温水分迁移理论，采用Abaqus软件进行仿真分析，在路基横断面上自左侧路肩至右侧路肩按1.25m间距均匀布设9个综合监测点，量化路基表层冻胀与融沉阶段的变形特征。结果表明：冻结期模拟路段路基表层最大冻胀位移可达8.48mm，横截面变形呈抛物线分布；春季融沉速率（0.12mm/d）显著高于冻胀期（0.07mm/d），且11月至次年1月的冻胀速率较1-2月高18.7%；竖向位移极值与地温梯度呈负相关。研究成果为寒区道路抗冻设计与病害防控提供了理论依据。
为探究寒区路基在水-热耦合作用下的变形机理，本研究以鹤哈高速（G1111）苔青至伊春段（62.44km）为对象，构建二维水热迁移耦合模型，结合现场监测与数值模拟方法，揭示冻融循环过程中路基温度场、水分场与变形场的相互作用规律。基于相变传热与非等温水分迁移理论，采用Abaqus软件进行仿真分析，在路基横断面上自左侧路肩至右侧路肩按1.25m间距均匀布设9个综合监测点，量化路基表层冻胀与融沉阶段的变形特征。结果表明：冻结期模拟路段路基表层最大冻胀位移可达8.48mm，横截面变形呈抛物线分布；春季融沉速率（0.12mm/d）显著高于冻胀期（0.07mm/d），且11月至次年1月的冻胀速率较1-2月高18.7%；竖向位移极值与地温梯度呈负相关。研究成果为寒区道路抗冻设计与病害防控提供了理论依据。
为探究寒区路基在水-热耦合作用下的变形机理，本研究以鹤哈高速（G1111）苔青至伊春段（62.44km）为对象，构建二维水热迁移耦合模型，结合现场监测与数值模拟方法，揭示冻融循环过程中路基温度场、水分场与变形场的相互作用规律。基于相变传热与非等温水分迁移理论，采用Abaqus软件进行仿真分析，在路基横断面上自左侧路肩至右侧路肩按1.25m间距均匀布设9个综合监测点，量化路基表层冻胀与融沉阶段的变形特征。结果表明：冻结期模拟路段路基表层最大冻胀位移可达8.48mm，横截面变形呈抛物线分布；春季融沉速率（0.12mm/d）显著高于冻胀期（0.07mm/d），且11月至次年1月的冻胀速率较1-2月高18.7%；竖向位移极值与地温梯度呈负相关。研究成果为寒区道路抗冻设计与病害防控提供了理论依据。
【目的】研究我国西北部寒冷地区的隧道仰坡稳定性及其季节温度效应的变化规律。【方法】建立寒区隧道仰坡的水热全耦合数学模型，以冻融环境变化为模拟分析基础，对其水热环境和稳定性进行数值模拟计算。【结果】结果表明，寒区隧道仰坡稳定性与土体冻融状态相关；临空面土体受环境温度影响较为明显，而内侧土温变化不显著。【结论】当温度降低，土体冻结层厚度增加时，仰坡稳定性表现较好；气温回暖季节冻融层融化，仰坡破坏滑移面几乎与坡面平行并向上延伸，极易发生滑塌灾害。
【目的】研究我国西北部寒冷地区的隧道仰坡稳定性及其季节温度效应的变化规律。【方法】建立寒区隧道仰坡的水热全耦合数学模型，以冻融环境变化为模拟分析基础，对其水热环境和稳定性进行数值模拟计算。【结果】结果表明，寒区隧道仰坡稳定性与土体冻融状态相关；临空面土体受环境温度影响较为明显，而内侧土温变化不显著。【结论】当温度降低，土体冻结层厚度增加时，仰坡稳定性表现较好；气温回暖季节冻融层融化，仰坡破坏滑移面几乎与坡面平行并向上延伸，极易发生滑塌灾害。
【目的】研究我国西北部寒冷地区的隧道仰坡稳定性及其季节温度效应的变化规律。【方法】建立寒区隧道仰坡的水热全耦合数学模型，以冻融环境变化为模拟分析基础，对其水热环境和稳定性进行数值模拟计算。【结果】结果表明，寒区隧道仰坡稳定性与土体冻融状态相关；临空面土体受环境温度影响较为明显，而内侧土温变化不显著。【结论】当温度降低，土体冻结层厚度增加时，仰坡稳定性表现较好；气温回暖季节冻融层融化，仰坡破坏滑移面几乎与坡面平行并向上延伸，极易发生滑塌灾害。
为了使多年冻土隧道围岩保持冻结状态，经常选择在隧道衬砌结构中铺设保温隔热层的方法以防止围岩产生冻融破坏。保温隔热层的厚度是影响多年冻土隧道结构的稳定性和工程经济的一个重要参数。针对这一问题，建立了考虑渗流和冰水相变的水-热耦合模型，并将该模型嵌入COMSOL Multiphysics数值软件中加以应用。以青海省某隧道为研究对象，对该隧道洞口段保温隔热层厚度的优化设计进行研究。结果表明：隧道仰拱位置被确定为优化设计的不利位置，隧道开挖在第1年的5月23日温度达到最高，被确定为优化设计的不利时间；不利位置处的最高温度随保温隔热层厚度的增加而下降，通过拟合公式计算出最优隔热层厚度为7.2 cm;在最优保温隔热层厚度下隧道衬砌背后围岩温度均处于0℃以下，不会产生冻融破坏。隧道在设计隔热结构时采用7.2 cm的隔热层厚度提高了围岩隧道结构的稳定性。