段书珩

摘要：根据民航局十三五规划，未来一段将我国高纬度地区新建及改扩数量众多的机场。为了确保飞机起降的安全，必须对铺设道面板后，跑道土基的热稳定性进行研究。利用有限元软件对跑道下伏冻土地温场进行模拟，研究其在跑道运营年限内的温度变化。

关键词：有限元模拟；多年冻土；地温场

引言

根据我国民航业发展规划，未来将在我国东北地区进行大规模的机场建设，到2030年将陆续新增40个小型支线及通航机场，因此在多年冻土区修建跑道成为无法回避的问题。

1有限元模型的建立

1.1有限元模型区域

我国东北多年冻土区地层分层由上到下为：砂砾土、亚黏土、风化基岩。模型将跑道宽度设为45m，跑道两侧自道肩向外延伸40m，跑道表面向下的深度取21m。跑道分为四层，从上至下依次为：面层、上基层、下基层和垫层。上基层采用水泥稳定碎石料，下基层采用水泥稳定砂砾，在冰冻地区的潮湿地段，不应采用石灰土作为垫层。面层、上基层、下基层和垫层的厚度分别为30cm、20cm、20cm和30cm。在机场跑道的土基中，防冻层处理措施一般采用换填法，碎石填充层和换填层开挖深度共4m。A、B、C分别为砂砾土，亚黏土和基岩，D、E、F、G分别为面层、上基层、下基层和垫层，H为防冻处理层。如图1所示。

1.2模型模型参数

在进性多年冻土区机场跑道温度场模拟时，主要用到土体比热 、密度 和导热系数 等参数。在靠近0oC的正负温度区间，需要考虑冰水相变作用以及水和土骨架的热传导，土体的比热和导热系数不是常数，而是随着温度的变化而变化，且比热是连续变化。……