结合东北某客专路基断面三年的现场监测数据，建立了路基温度场数值模型，通过对比现场数据验证模型的合理性；对比分析无保温措施的普通路基、保温护道路基和XPS保温板路基三种工况下路基温度场的分布规律;分析XPS保温板时效性，提出了一种新的保温方法——护道与保温板相结合多层复合保温体系，该体系能够有效地提高路基的抗冻性、耐久性和稳定性，使路面平整度更高、更安全可靠且便于施工和维护。

为研究宽幅XPS保温板路基地温调控效果,对共和至玉树高速公路21.5 m幅宽的XPS保温板路基和幅宽13.5 m热棒-XPS保温板复合路基试验路的冻土地温进行了长期系统的监测。结果表明:宽幅XPS保温板路基冻土上限年下降速率、冻土上限位置升温速率和吸热量分别为宽幅普通路基的76%,62%,55%,然而宽幅XPS保温板路基下伏多年冻土仍以较快的速率发生退化,上限下降速率达到0.5 m/a;铺设黑色路面后,宽幅XPS保温板路基和宽幅普通路基吸热量均增大约1倍;和单一的XPS保温板隔热措施相比,热棒-XPS保温板复合路基对路面下2～5 m范围内土层地温产生调控效果,可有效改善采用单一XPS保温板工程措施的被动吸热状态,提高冻土路基热稳定性。

针对莫喀(莫斯科—喀山)高速铁路季节性冻土区路基冻胀病害防治问题,提出了铺设保温板垫层的新型桩板结构路基.通过对聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS)、聚氨酯板(PU)和挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板(XPS) 3种保温材料性能的对比分析,发现新型桩板结构路基中的保温板可采用在保温隔热、隔水防渗和抗压性能方面表现良好的XPS保温板.通过建立热弹塑性冻胀计算模型,研究了冻胀力作用下保温板铺设范围、厚度、路基填高和外界温度对新型桩板结构路基受力变形的影响.结果表明:当保温板铺设范围延伸到线路两端的信号线槽处时,可以更好地阻滞外界负温向下传递(减小冻深),抑制因桩板结构周边土体冻胀对结构物产生的不良影响;随着保温板厚度的增大,冻胀量呈指数形式减小,冻深呈抛物线形减小,保温板上表面处起到抑制外界负温向下传递的作用,下表面处起到控制下部土体温度耗散的作用;增大路基填高,有利于抑制路基冻胀量,减少保温板的使用厚度,当路基填高0.8 m时,保温板垫层厚度需大于0.40 m;当路基填高2.8 m时,保温板垫层厚度需大于0.31 m.

为解决多年冻土区路基中铺设XPS保温板引起的弯沉超标问题,采用数值方法研究XPS保温板自身材质、下承层模量和埋设深度等因素对XPS保温板路基弯沉的影响规律。基于计算结果,提出满足弯沉控制的XPS保温板铺设的必要条件,并通过试验路段进行验证。结果表明:XPS保温板路基顶面弯沉随XPS保温板模量、下承层模量、XPS保温板埋深的增大而减小,且呈线性关系,XPS保温板自身材质和下承层模量对XPS保温板路基顶面弯沉影响较为显著。

为解决多年冻土区路基中铺设XPS保温板引起的弯沉超标问题,文中采用数值方法,研究XPS保温板自身材质、下承层模量和埋设深度等因素对XPS保温板路基弯沉的影响规律。基于计算结果,提出满足弯沉控制的XPS保温板铺设的必要条件,并通过试验路段进行验证。结果表明:XPS保温板路基顶面弯沉随XPS保温板模量、下承层模量、XPS保温板埋深的增大而减小,XPS保温板自身材质和下承层模量对XPS保温板路基顶面弯沉影响较为显著。XPS保温板路基满足弯沉控制的必要条件有:(1)XPS保温板技术指标符合设计要求;(2)下承层平整度和压实度满足路基交验标准,下承层弯沉小于0.8倍的路床顶面设计弯沉值。

根据博—牙高速沿线气象工程地质资料、观测资料、设计资料,借助有限元软件构建了路基温度场数值计算模型,着重对不同路基填筑高度条件下XPS板对温度场的影响进行了研究。研究发现:路基填筑高度的增加和XPS保温板的应用对冻土都起到了积极的保护作用,相同路堤填筑高度下,道路运营到第20年时,XPS保温板路基多年冻土温度比碎石路基降低了约0.19℃;XPS保温板的存在使得冻土上限上移更加明显,相同路基高度下,冻土上限平均抬升量约为1.23 m,在规范规定年限内,XPS保温板路基的冻土上限均位于换填碎石中;但XPS保温板的存在加剧了阴阳坡效应的发展,综合考虑,在本段落若采用碎石路堤建议路堤高度应保持在3 m以上;若采用XPS保温板路基,建议路堤高度不超过2 m。

为解决G214线共和—结古公路冻土路基施工过程中出现的挤塑式聚苯乙烯(XPS)保温板路基弯沉不达标及选材标准等问题,针对不同厂家生产的XPS保温板开展了单轴压缩试验,得到了其弹性模量和抗压强度,采用数值方法研究了XPS保温板弹性模量对路基弯沉的影响规律,分别计算了其在施工荷载和工后荷载条件下的应力分布。基于计算结果提出了能够满足冻土路基设计要求的XPS保温板力学性能指标。研究结果表明:路用XPS保温板应同时满足以下2个条件,即为满足路基弯沉的设计要求,弹性模量应大于45MPa,为满足施工期和工后运营期的强度要求,抗压强度不得小于500kPa。