汪恩良,田 雨,刘兴超,任志凤,胡胜博

(1.东北农业大学 水利与土木工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150030；2.黑龙江省寒区水资源与水利工程重点实验室， 黑龙江 哈尔滨 150030)

我国多年冻土与季节性冻土区域面积占国土总面积的75%以上，其中多年冻土面积占国土面积的22.4%，典型多年冻土区域当属中低纬度的青藏高原和高纬度的东北大小兴安岭地区[1]。在全球气候变暖的影响下，随着人类工程建设活动的增加，植被的破坏和回填土都会对地基表面的热量平衡产生扰动，引起多年冻土的融化，最终导致建筑物基础的沉降以致破坏堤防地基的稳定性。因此，在多年冻土区修建水工建筑物面临着诸多难题，采取何种措施能够保证水工建筑物在多年冻土区的稳定性成为一个亟待解决的问题[2-4]。

热棒技术是20世纪60年代初开始广泛用于土木工程中的一种冷冻技术，热棒在冬季可以将热量带出地下散发到空气中，夏季又可有效地阻止热量向下传递，是一种可控热量传递的高效热导装置[5]，热棒的工作原理如图1所示。它的优点是无需外加动力，无运动部件、无噪声干扰、无需日常维修养护，是真正的环保型产品，因此在多年冻土区被广泛使用[6]。从20世纪60年代开始，美国、俄罗斯、加拿大等国家在寒冷地区的工程建筑物中应用热棒[7-9]，用于冷却地基确保冻土稳定性。国内，热棒在青藏铁路和青藏公路的首次应用，取得了很好的降温效果[10-14]。有许多学者对热棒在多年冻土区的设置和应用效果进行研究，例如，曹元平等[15]探究了热棒在抬升多年冻土路基的上限、寒季制冷、暖季保冷等方面的作用；……