通风开孔层路堤

热半导体效应

路堤在水平与垂直方向均呈现显著的热半导体特性，冬季放热远大于夏季吸热，可主动冷却下部冻土地基并抬升冻土上限。

Yuan, Chang · 77351174 · 李栋伟 · Guo, Lei · Lei, Lele · 74060424 · 赖远明

Cold Regions Science and Technology 2025

参数信息

水平冷热季等效导热系数比

6.25 ×

垂直冷热季等效导热系数比

3 ×

总放热量与总吸热量之比

1.2 ×

技术优势

双向热半导体

冷季水平等效导热系数为暖季6.25倍，垂直方向为3倍，两个方向均实现冬强夏弱的传热，比单向调控更彻底地冷却地基。

持续净放冷

总放热量约为总吸热量的1.2倍，使下部冻土地基处于净放热状态，从而抬升多年冻土上限、降低地温。

形成厚层低温冻土

在路堤下部逐渐形成温度低于-1.0°C的厚而宽的多年冻土层，有效保护路基稳定。

应用场景

• 多年冻土区道路工程：替代传统被动保温路堤，无需额外能耗即可主动冷却地基，防止冻土退化。
• 寒区工程防护：利用自然风压通风散热，减少对机械制冷或人工干预的依赖，降低寒区工程维护成本。
• 路基热稳定性控制：双向热半导体效应使路堤在暖季少吸热、冷季多放热，实现地基热收支负平衡。
• 高海拔基础设施：针对青藏高原暖高海拔多年冻土区强辐射与大风环境设计，利用风能实现自冷。