锅盖效应是指土中的水气迁移被覆盖层所阻挡,水气在冷凝或凝华作用下在覆盖层下聚集的现象。锅盖效应造成的浅层土体水分增加会引起道基、路基强度下降,进而导致道面、路面出现裂缝、变形等工程灾害,影响机场跑道适航性,危害道路行车安全,故对其开展防治研究意义重大。在土体中铺设密闭隔断层的方法可以削弱深层水分向浅层的运移作用,隔断层与覆盖层一起在土体中形成了类似双锅盖的结构,此时土体中发生的水气运移现象可归纳为双锅盖效应。本文深入研究了双锅盖效应下土体中水气运移的作用机理,并基于双锅盖效应原理提出了解决覆盖层下增水问题的防治措施。主要研究内容包括:1.通过数值分析揭示了锅盖效应下土体中水气运移的作用规律。首先,在现有非饱和土水分迁移及热量迁移数值模型的研究基础上,建立了能够描述锅盖效应水热迁移的数值模型。其次,运用数值分析的方法开展大量数值试验,分析了初始含水率与边界低温对锅盖效应水气运移的影响及作用规律,为后续开展双锅盖效应机理及防治措施的研究打下了基础。2.用数值建模的方法揭示了双锅盖效应下土体中的水气运移规律。建立了能够反映双锅盖效应水分迁移特征的数值模型,开展数值试验探究隔断层铺设位置对双锅盖效应水气运移的影响,计算结果显示隔断层铺设较浅时,隔断层下会出现较为明显的增水现象,而隔断层铺设较深时,增水的现象则发生在覆盖层下,初步判断存在一个合理的铺设位置使得浅层土体几乎不产生增水。继而通过改变边界温度,进一步论证了隔断层最优铺设位置处于略低于冻结锋面处。最后通过对两种特殊双锅盖效应与隔断层铺设在最优位置的双锅盖效应进行对比,证明隔断层铺设于最优位置能有效抑制浅层土体增水。3.开展室内试验探究了锅盖效应及双锅盖效应下土体的水分分布规律。利用氯化钠溶液冰点低于0℃的特征制备负温低温源,开展了锅盖效应及双锅盖效应的室内试验,将土体底端封闭模拟干旱地区无地下水补充的情况,研究了初始含水率及隔断层铺设对土体最终水分分布的影响,通过试验证明在临近冻结锋面的正温一侧铺设隔断层可以有效解决覆盖层下的增水问题,试验所得结论与前述数值分析结果相一致。4.提出了疏堵结合的锅盖效应浅层土体增水防治措施。在数值分析及试验研究的基础上,针对锅盖效应引起浅层土体增水的工程问题,基于双锅盖效应原理提出了疏堵结合的防治措施,即在土体中合适位置处铺设隔断层,从根本上解决浅层土体增水的问题,同时在隔断层上铺设利于疏水的材料,疏导上部可能出现的积水。综上所述,本文运用数值模拟和室内试验的方法对锅盖效应及双锅盖效应下土体中水气运移规律进行了深入研究,并依此提出了解决覆盖层下增水问题的灾害防治措施,为解决可能出现的工程问题提供了科学方法。