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本文基于前人研究成果及理论分析,提出了一种保护冻土路基的新型结构形式——粒径改良路基,通过大量室内外试验研究及分析得出以下重要结论:1.详细分析了粒径改良路基在冻融循环过程中的地温变化规律以及热状态变化规律,并同其他路基结构和天然场地进行了对比分析。结果发现:粒径改良路基同其他路基结构相比,具有冷量交换和热量屏蔽的热二极管效应;2.在降温效果方面,各种路基结构对多年冻土上限均有不同程度的抬升。在所比较的几种路基结构中,抬升最大的是粒径改良路基,其次是普通通风路基,最小的是普通路基;在冻结期,普通通风路基具有比粒径改良路基冻结强度大,冻结速率快的特点;3.以地温、变形曲线为基础,以路基结构填土参数在冻融循环下冷季和暖季表现出的差异为指导,从土微粒的几何形态或结构、土和水间结合的属性变化以及水膜界面的特性、粒状骨架接触的粗粒土与颗粒之间以水膜接触而形成的非粒状骨架接触的细粒土等,从微观上揭示了粒径改良路基温控机理的内在机制;4.以路基温度、热状态分析作为基础,以变形分析作为控制条件,对粒径改良路基稳定性进行了评价。表明:无论从多年冻土上限还是从路基的单项变形(包括冻胀变形和融沉变形)方面来考虑,粒径改良路基均为一种稳定的路基结构形式;5.研究分析了改良土层的热物理参数,得出了土的导热系数主要受到土的组成成分和物理性质(如干密度、孔隙度、含水量和土的粒径级配等)、矿物晶体颗粒的排列方向以及冻融状态的变化多因素的影响。通过不同的粒径级配、干密度和含水量的合理控制,可以改变土体在冻融不同状态下的导热性质。