摘要
风速作为气象学中的重要参数，对地表-大气之间的能量和物质传输起着至关重要的作用。在路基工程中，路基的修筑不仅会引起阴阳坡现象，还会改变周围的风流场，进而影响地-气之间的能量交换过程。因此，深入探讨在气候变暖的背景下，地表能量平衡过程中风速的作用，以及对路基及下伏冻土水热稳定性的影响具有重大工程意义。基于此本文首先开展路基模型试验以探究阴阳坡风速差异以及该差异对蒸发强度和路基内部水热分布的影响；进而结合理论构建了考虑风速差异的地表能量平衡边界下的冻土水热耦合路基模型，分析路基风速分布特征对冻土路基水热的影响；最后，模拟预测了整体式路基和分离式路基在气候变暖背景下的长期稳定性。主要的研究进展如下： (1)路基两侧存在明显的风速差异，而这种差异与土壤蒸发强度呈现出正相关关系。路基越往上方，蒸发强度逐渐增大，而不同坡向水分含量的变化差异则呈现出坡脚＞坡中＞坡肩的规律，同时阴坡的水分含量明显高于阳坡。 (2)在考虑风速差异后，阴坡和路面的风速增加，而阳坡的风速则下降，路基风速差异导致地表蒸发潜热阳坡降低、阴坡增长，地表感热阴阳坡两坡面都有所减少、路基表面增加。这些变化进一步影响了路基内部的温度和水分分布，导致阳坡坡面温度上升、阴坡坡面温度下降，阴阳坡温度差异增加，同时阳坡的水分含量增加、阴坡的水分含量减少。然而，风速差异引起的蒸发强度差异减弱，从而导致了阴阳坡水分含量差异的减少。 (3)整体式路基和分离式路基在路基运行前期呈现出不同的冻土上限变化趋势，且随着气温的升高，路基内部的热量增加，导致了路基下方更易融沉的现象，从而引起了不均匀沉降的现象。分离式路基在隔离带处形成的涡旋区域风速相对较低，导致了分离式路基的冻土上限下降速率更快，分离式路基左侧路基的温度整体上高于右侧路基，但右侧路基温度分布差异更加明显，更易出现不均匀沉降的现象。含水量较高的多冰工况，阴阳坡效应的影响更大，左侧路基阳坡坡脚和右侧路基阴坡坡脚下的含水量差异十分显著。
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