机场跑道等地面结构的建设,改变了原地表与大气之间水分运移平衡,导致地面结构下表层土体中水分富集,形成“锅盖效应”,加剧了交通荷载作用下道基的不均匀沉降,导致结构破坏,严重影响跑道的适航性。为了揭示“锅盖效应”的形成机理,本文基于热传导和非饱和多孔介质水气运移耦合作用理论,利用多场耦合有限元分析软件OpenGeoSys分析了道面结构阻滞和环境温度影响下不同土类土基中水分运移规律,分析了季节性温差、初始温度和初始含水率等因素对土基水气运移的影响。此外,对山西长治机场跑道土基含水率进行了现场检测,并与数值计算结果进行对比。在上述工作基础上,研制了可控温度梯度的环向控温土柱试验装置,开展温度梯度作用下压实黄土水分运移试验,重点研究了温度梯度和覆盖层结构在“锅盖效应”形成过程中的作用,并应用非等温多相流方法对模型试验过程进行模拟。数值分析、现场检测及试验结果表明：(1)季节性气温变化对土基中水分运移有明显的影响。表面温度降低引起水分向上运移,导致土基表层含水量增加,出现水分“富集”现象,主要影响深度约为lm。相对而言,季节性温度变化对砂土含水量影响很小,黏土次之,粉质黏土影响最大,饱和度改变量可达6%左右。(2)土基表层水分富集程度与填土初始条件有关,土体初始含水量、填筑时温度越高,土基表层水分“富集”现象越明显。分析表明,随着土层含水率下降,季节性温度变化影响表层含水率的程度不断减弱。(3)道面结构阻滞作用对土基表层含水量影响十分显著,与无道面结构的土面区相比,道面区道面结构以下土基表层lm范围内土体含水量明显高于土面区,甚至出现道面板以下近表层50cm内含水量高于其下部土体的现象,具有“锅盖效应”特征,这与现场检测结果规律较一致。(4)在长达11周的试验周期内,温度控制和顶面边界条件不同的3个模型土柱中含水率分布规律差异较明显。压实黄土渗透系数较低,重力势所引起的水分改变量不足2%；上表面低温引起的温度梯度和覆盖层的存在,使土柱表层出现明显的水分“富集”现象,5cm深度处含水率升高了7.4%。(5)模型表面覆盖层的存在与否对土柱中水分运移规律影响较大,相同温度控制条件下,无覆盖层作用的土柱表层在蒸发作用下含水率明显降低,降低幅度为8.6%。(6)对试验过程的模拟能够较好的反映不同深度处水分变化规律,进一步分析模型和分析方法的合理性。