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（２）上层新填筑的心墙表层温度保持正温，未发生冻结，说明相变砾质土下层心墙料在开始负温
时（本例中为 １１ｈ）及时覆盖上层，可实现最低温－ １０℃施工工况防冻控温。
图 １４ 最低温－ １０℃环境温度下不同初始温度砾质土和 图 １５ 上层和下层心墙表面温度历程
相变砾质土表层控温过程
计算不同施工工况下心墙相变砾质土控温效果如表 ７所示，随 ＰＣＭ 掺量的增加，相变砾质土延
长了心墙冬季施工时间，可有效改善心墙砾质土防冻控温性能。
表 ７ 不同工况下心墙表层控温效果
最低温环境温度?℃ ＰＣＭ掺量?％ 制备温度?℃ 表层最低温度?℃ 控温时长?ｈ
－ ５ ０ ８ － ０．５ １３．７
－ ５ ６ ８ １．４ ２４．０
－ ８ ０ ８ － ２．５ １０．５
－ ８ ６ ８ － ０．６ １３．６
－ ８ ６ １５ ０．１ ２４．０
－ １０ ０ ８ － ３．９ ８．５
－ １０ ６ ８ － １．８ １１．０
－ １０ ６ ８ １） ０．５ ２４．０
注：１） 表示制备温度 ８℃和上层铺筑联合控温方式。
５ 结论
为了防止寒区砾质土心墙堆石坝冬季施工心墙土料冻结，避免土料冻融破坏，本文提出了用相变
砾质土代替传统砾质土作为心墙坝料，通过渗透试验、无侧限抗压试验和三轴试验，研究了相变砾质
土的工程特性；开展热常数试验和室内控温试验，研究了相变砾质土心墙料的热性能；并建立了心墙
砾质土施工控温有限元模型，分析了相变砾质土延长冬季施工时间和对心墙防冻控温性能的效果，得
到了以下结论：
（１）ＰＣＭ的掺混会提高砾质土的抗压强度和抗剪强度；掺混 ＰＣＭ 后，有效孔隙率减少和 ＰＣＭ 的
疏水特性导致砾质土渗透系数下降；相变砾质土力学性能及防渗性能满足规范对心墙材料的要求。
（２）随着 ＰＣＭ掺量的增加，相变砾质土导热系数及比热下降；心墙相变砾质土可以在升温阶段吸
收环境热源补充损失热能，提高其对于持续低温的恶劣工况的防冻控温能力；随 ＰＣＭ 掺量的增加，
相变砾质土延长了心墙冬季施工时间，可有效改善心墙砾质土防冻控温性能。
（ ３）不同严寒程度的冬季施工环境下，可采取不同措施防止心墙防冻。６％掺量的相变砾质土可在
最低温－ ５℃施工环境下保证土体不发生冻结（负温下不采取保温措施）； “ＰＣＭ（６％掺量） ＋ 制备温度
（ ８℃温度） ＋ 上层铺筑” 联合控温措施可保证最低温 － １０℃施工环境下土体不发生冻结，实现心墙连
续高效填筑。
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