摘要：在已有的锅盖效应研究的基础上,针对实际工程中由上至下具有覆盖层(相当于"锅盖")、碎石层、黏土层结构的路面和跑道等,研究锅盖效应导致的增水规律。通过开展室内试验,模拟实际工程中的道基结构,在开放和封闭两种条件下,分别分析土层增水规律。试验结果表明:两种试验条件下存在锅盖效应水汽循环现象,两者的水头循环峰值不同。对水头进行计算,解释了两种试验条件下产生水汽循环的内在机制。对封闭系统的循环水量进行计算,验证了两组试验在半个循环内产生的循环水量大致相等。锅盖效应导致的增水规律与碎石层下部是否平坦有关。若碎石层下部不平坦,碎石层里的水会不断累积;若碎石层下部平坦,当碎石层里的水增加到一定量后,水量不会再增加,定量的水在碎石层里进行水汽循环。工程中应该设计有利的道基结构防止道面下大量增水。

摘要：结合非饱和土水气迁移的物理过程和内在机理,将"锅盖效应"分为两种情形。第一类"锅盖效应"定义为非饱和土水气的冷凝过程,而第二类"锅盖效应"定义为水气迁移成冰过程。相较于前者,第二类"锅盖效应"会造成覆盖层下土体含水率大幅度提高,且现有非饱和土水热气迁移理论无法给出合理解释。综合考虑水分的蒸发、冷凝和冻结3个相变过程,建立了非饱和冻土水热气耦合迁移的数学模型,并通过数值模拟求解,再现了第二类"锅盖效应"的形成过程。另外计算结果表明:温度梯度下的气态水迁移并成冰会造成覆盖层下土体接近饱和含水率;一定表层深度范围内,土体含水率增加存在两个陡升段。由于现行工程设计很少考虑防气隔气,在寒旱地区进行工程建设需对第二类"锅盖效应"引起足够重视。

摘要：寒区大温差环境下封闭工程结构层覆盖于地基上,导致水分聚集在结构层底部形成“锅盖效应”,引起地基承载力降低,加剧工程冻融病害。随着“一带一路”的推进,寒区高等级公路、油气站场、机场跑道建设涉及的锅盖效应病害亟需解决。调查了寒区公路路基、高铁无砟轨道基床、机场跑道、输油站场面临的锅盖效应病害,从病害特征、形成机理、理论模型、防控技术等四个方面,综述了寒区工程锅盖效应形成机理及病害防治的最新进展。同时,在总结当前锅盖效应研究不足的基础上,提出了今后寒区工程锅盖效应理论研究和灾害控制措施的方向:①关注水汽含量的测试和多年冻土区锅盖效应形成条件研究;②构建考虑空气-水汽两相流和土体变形规律的水-汽-热-力耦合模型,以此来预测工程构筑物的稳定性;③开展基于“阻-通-截”理念的综合防治措施研究,以期为寒区工程设计和病害防治提供理论支持和科学对策。

摘要：相比普通公路、铁路工程,机场跑道具有更为严格的要求,尤其是寒区修建机场,需考虑冻融循环对跑道服役性能的影响。在寒区大温差环境下,地下水汽聚集形成的“锅盖效应”,会加剧跑道的冻融破坏。针对寒区机场跑道工程冻融影响因素、形成机理,归纳寒区跑道工程“锅盖效应”的形成机理,提出改善路基土性能和结构设计、控制水分迁移和防止“锅盖效应”、制定综合管理和维护策略、采取新材料与技术应用等病害防治技术。建议今后应逐步将室内试验、模型试验、数值分析、现场原位试验和实际工程病害检测紧密结合,完善和改进寒区机场跑道工程冻融理论和防治措施,并应用于工程实践中。

摘要：针对冷凝条件下的"锅盖效应"现象,设计了简易的水气迁移试验模拟装置,进行不同干密度的北京地区粉土的水气迁移试验.试验结果表明:不同土体干密度的试验中,均发生了明显的水气迁移导致的土体低温端含水量增大的现象;随着土体干密度的增大,土体中水气迁移的速率随之下降,土体含水量增大的现象被弱化.因此,提高粉质土的干密度,虽不能避免水气迁移的发生,但可作为一项防治"锅盖效应"的有效辅助措施.