在冬季寒冷季节,地表温度低于土体内部温度,土中水汽在温度梯度作用下向上迁移,当地表有机场跑道,公路,建筑物基础等的覆盖层时,迁移的水汽无法到达地面,在覆盖层下聚集,形成锅盖效应。对沈阳桃仙国际机场跑道进行工程勘探时发现道面下碎石层中水分大量聚集,引发了道面冻胀开裂,不均匀沉降的危害。基于该工程案例,进行了室内试验研究,根据室内试验需要对北航自行研制的冻融循环锅盖效应仪进行了改进,采用改进后的仪器展开了细砾中的锅盖效应试验研究,发现覆盖层下细砾中有大量水分聚集,结合沈阳桃仙国际机场的工程案例,推测该机场道基碎石中聚集的水分是锅盖效应导致的,并进行了室内试验模拟该机场跑道的锅盖效应致灾过程,分析了致灾机理。本文主要结论有:(1)对马氏瓶的回流原理展开了分析,推理出引起马氏瓶回流所添加水量的计算式,并结合试验对计算式进行了验证,揭示了马氏瓶回流过程的规律。(2)通过进行细砾中的锅盖效应试验,发现在低温期水汽迁移至覆盖层下冷凝凝华的速度较稳定;细砾中的持水量与温度场有关,土样顶部温度越高,持水量越少。(3)模拟沈阳机场跑道道基结构铺设试验土样,采用冻融循环的温控模式模拟沈阳机场的季节冻融循环。试验结果表明:在低温冻结期顶部控制温度越低,冻结锋面越深,水汽迁移速度越快,覆盖层下生成的凝华冰和冷凝水越多。试验中马氏瓶补充的水量可认为等于锅盖效应生成的水量。