胡田飞

(1. 石家庄铁道大学 省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室，石家庄 050043；2. 石家庄铁道大学 土木工程学院，石家庄 050043)

0 引言

对于冻土区的路基工程，在大气环境和外部荷载等因素的作用下，填料中的水分和土微粒的迁移会引起路基冻胀变形导致其病害现象的产生。因此，如何防治路基冻胀病害是冻土区铁路与公路工程的关键问题。路基防冻胀方法主要包括换填法、土质改良法、防排水法、保温法等[1]。目前，哈大高速铁路、哈齐高速铁路、兰新高速铁路等冻土区高速铁路主要采用上述防冻胀方法。监测表明，既有措施可以有效降低冻胀变形量，但是无法杜绝冻胀的发生，因此冻胀依然是冻土区高速铁路运营面临的主要障碍之一[2-4]。

根据工程热力学第二定律，在自然条件下，热量会自发地从高温物体向低温物体转移[5]。在冬季，相比于低温大气环境，路基属于高温热源，因此路基向大气环境的传热过程具有自发性和不可逆性。现有的路基保温措施仅可通过增大路基边界的热阻来减小热量损失，无法消除负温这一关键的冻胀发生条件，属于被动性方法。因此，更为有效的防冻胀方法是在冬季人为创造高于路基温度的高温热源，通过附加人工热量传输过程主动向路基补偿热量，使填料保持在冰点温度以上，即可消除冻胀现象[6]。根据建筑环境与能源应用工程理论[7-8]，路基防冻胀问题实质上属于“供热”范畴。……