季节性冻土区公路路基冻害会导致路面遭受破坏，造成严重经济损失。传统的路基冻害防治方法存在各种缺陷与不足，难以从根本上解决路基冻害问题，常导致路基中水分集聚，加剧冻胀。本文引入一种新型毛细导水材料，可以将由于各类环境气候条件变化如降雨入渗或地下水毛细上升在路基中积聚的水分排出至大气中，从而有效解决北方地区的路基冻融破坏问题。
　　本文以国家自然科学基金项目(No. 41877240，41672280)为依托，通过室内试验、模型试验、数值模拟以及现场试验，对毛细导水材料的导排水能力、在路基中的吸排水机理及其工程应用效果进行了系统的研究。
　　论文主要取得了以下研究成果：
　　研究了毛细导水材料在大气环境下的自由吸排水能力，揭示了毛细导水材料自由吸水能力与蒸发能力之间的关系。明确了土样初始含水率、环境相对湿度和材料暴露面积对毛细导水材料在非饱和土中吸排水能力的影响规律。在土体非饱和情况下，毛细导水材料能够将土中的水分排出，使土体中含水率降低5%~8%。基于Priestley-Taylor模型，提出了毛细导水材料在非饱和土中排水能力的评价方法，毛细导水材料排水速率等效于相同面积土体表面蒸发速率的13%。提出了毛细导水材料导水纤维排布的优化方案，将毛细导水纤维按照单束间距3 mm排列可以起到更好的排水效果。
　　通过室内模型试验研究了毛细导水材料对路基水分场的调控作用，明确了毛细导水材料防止降雨入渗和阻控毛细水上升的作用效果。揭示了毛细导水材料埋设层数和埋设位置对路基土体中水分场分布的影响规律，毛细导水材料附近土体含水率显著降低，每埋设1层毛细导水材料可使土体整体含水率下降约5%。
　　结合现场气候参数和路基设计资料，采用水热耦合数值模拟方法研究了现场尺度下毛细导水材料对路基水分场和温度场的影响规律，并明确了毛细导水材料对路基水分场的影响范围约为材料上下40 cm。毛细导水材料能够有效防止降雨入渗和地下水毛细上升，可在路基土非饱和条件下使路基含水率降低6%~10%，使其始终保持在起始冻胀含水率以下，同时能够起到一定的保温效果，使路基的冻结深度减少 0.4~1 m。阐述了毛细导水材料埋设位置和埋设层数对路基含水率和冻结深度的影响规律，并基于现有公路路基施工规范要求给出了材料埋设深度的建议取值。
　　通过现场试验进一步研究了在实际工程应用中毛细导水材料对路基水分场的影响规律，并验证了室内试验与数值模拟计算的结果。对现场试验段路基钻孔取土并进行含水率测试，结果表明毛细导水材料在路基中的影响范围为材料上下各40 cm，与数值模拟结果一致；在路基土非饱和的情况下，毛细导水材料能够使含水率降低5%~8%，与室内试验和数值计算的结果基本一致。对全新的和现场工作了 10 个月后所得的毛细导水材料样品进行粒度分析试验和扫描电镜观测，从微观角度揭示了毛细导水材料的导排水机理，明确了毛细导水材料的抗淤堵能力和长期工作性能。