针对寒区隧道衬背脱空积水冻胀可能严重危害行车安全的问题，开展了考虑排泄条件的隧道衬背脱空积水冻结模拟试验，在试验中引入了地下水补给/排泄通道，明确了2类脱空积水冻胀机制；使用数值模拟软件ANSYS建立了衬背脱空积水冻胀数值模型，揭示了脱空处冻胀力对衬砌结构承载特性的影响；通过在虎峰岭隧道进行温度监测，得到了纵向温度分布，建立了衬背脱空底部温度求解模型，分析了衬砌表面温度与脱空底部温度的对应关系，并提出了衬背脱空积水冻胀高发段落预测方法。研究结果表明：水的补给/排泄通道不冻结的脱空处不会产生冻胀力，通道先冻结的脱空处会产生较大冻胀力，当冻胀力大于围岩压力时，冻胀力会沿初期支护与二次衬砌的接触面释放，向压力较小的地方消散；无冻胀力时隧道衬砌结构拱顶脱空中线部位的沉降最小，冻胀力对脱空部位的沉降有显著影响；在隧道横断面上，距脱空中线部位越远，冻胀力引起的位移越小，在隧道纵向上则无明显差异；随着脱空内冻胀力的增加，隧道衬砌结构会出现相对隆起以及与衬砌结构整体受力这2种受力状态，脱空部位混凝土则由全截面受压逐渐变为局部受拉；当脱空底部日周期温度波动幅度在1℃以上，且以脱空底部温度-5 ℃作为脱空...

为研究季节性冻土区扩底桩锚固特性,采用决定系数对水-热-力耦合模型的合理性进行评价,对比分析单向冻结条件下扩底桩和直桩的冻拔变形、切向冻胀力、锚固力和锚固因子.结果表明,模型计算得到的冻拔量及冻结深度规律与试验数据基本一致,验证了模型的正确性和可靠性.冻结过程中,扩大头所产生的最大锚固力较直桩相同部位所产生的最大摩阻力提升140%.为衡量扩底桩锚固性能,将扩大头的锚固力与切向冻胀力的比值定义为抗冻拔锚固因子,扩底桩锚固因子随冻结深度的变化规律近似于指数分布,直桩锚固因子呈线性变化.

为解决寒区衬砌冻胀问题,依托新疆某水电站引水隧洞工程,建立冻结圈整体冻胀模型,分析衬砌冻结深度和冻胀应力的变化规律。结果表明：在长时间的低温环境下,孔隙水会在冻结过程中发生相变,导致围岩的冻结区域扩大,从而使冻结深度增加。在冻结作用影响下,围岩的位移发生了显著的增大,尤其是在拱腰和拱顶部位,位移幅度更为显著。其中水平位移增大了12.38倍,竖向位移增大了10.8倍,拱顶处的竖向位移增大了5.94倍,拱底处的竖向位移增大了2.11倍。隧洞断面围岩的最大和最小主应力均呈现出空间分布特征,隧洞围岩的应力分布发生了显著变化,拱底区域的应力变化也相对较大,而拱腰区域经历了最大的应力波动。同时结合相关工程经验,提出寒区引水隧洞衬砌冻胀特性冻胀防治措施,能够为寒区引水隧洞的建设和运营提供更加可靠的保障。

对营口港仙人岛港区30万t级原油码头检测时发现沉箱上方的空心盖板上普遍出现竖向裂缝，根据检测结果、施工记录、施工期温度、开裂时间、裂缝特点、开裂结构特点、工程区域海冰状况调查结果等进行综合分析，推断空心盖板、现浇上部结构、沉箱顶部开裂是由于空心盖板内结冰膨胀所致。利用有限元仿真模型对开裂原因进行验证，模拟了系缆力、整体温度变化以及海冰引起的体积膨胀4种工况对结构产生的应力应变影响，结果表明很小的冰体积膨胀便使盖板侧壁产生很大的拉应力，并导致结构的开裂，高应力区域与实际发生裂缝的区域基本一致。由此分析得知海冰的膨胀是造成空心盖板侧面裂缝出现的主要原因。

为了揭示高寒地区厚煤层上冻土体冻融循环破坏特征，以高寒地区厚煤层上冻土体为研究对象，采用电液伺服岩石单轴实验机进行岩石力学试验，利用非金属超声波检测仪测试人工试件波速，得到了在不同含水量下冻融循环次数对于冻土体结构、峰值强度、弹性模量以及裂隙发育的影响特征。研究结果表明，随着冻融循环次数增加，一定含水率条件下的人工冻土试件的峰值强度-冻融循环次数和弹性模量-冻融循环次数的拟合函数关系曲线均为“开口向下”的抛物线，弹性模量以及峰值强度的降幅取决于应变累积速度以及损伤发展速度；随着冻融循环次数增加，人工冻土试件的波速逐渐减小，即内部孔隙、裂隙发育状况良好。从细观力学角度分析，历经数次冻融循环后，冻土渗透系数逐渐增大，水分迁移速度加快，冻胀力作用效果明显，细颗粒土逐渐被压实，同时产生大量的新生微裂隙，孔隙率逐渐增大。

高寒地区分布大量多年冻土，传统的现浇基础由于其抗冻拔性能差、施工周期长，不易采用，考虑受力合理，施工快速便捷，提出一种可灵活拼装的锥管板条装配式基础。为了分析该种形式基础的抗冻拔特性，开展了-5、-10、-15℃三种温度梯度条件下的冻结试验，分析了温度场、地基冻胀力、冻胀位移、基础本体应变的变化规律。研究结果表明：(1)基础顶部冻拔位移小于地基冻胀位移，由于基础的“约束冻胀”作用，距基础边缘最远处冻胀位移最大；(2)地基冻胀力与相应处冻胀位移之间呈正相关，冻胀力随温度降低而增大，且增加幅度随着温度的降低而加大；(3)基础本体所受拉应力远小于材料屈服强度，地基表面首先出现发状细微裂纹，随着后期冻胀力的释放，裂缝逐渐扩张、延伸；(4)对于以承受上拔荷载为主的输电线路基础可采用回填非冻胀材料、基础表面光滑处理、优化结构形式等工程措施提高其抗拔性能。

寒区富水隧道冻结圈围岩冻胀演化机制是影响其运营安全的关键科学问题。为探究冻结圈围岩的冻胀力演化规律，开展含水围岩低温冻结作用下三维地质力学缩尺模型试验；采用环境冷气进入洞内降温的方式，模拟隧道洞口段围岩温度场分布特征；利用微型压力传感器对含水围岩在低温冻结过程中的冻胀力进行实时动态监测，以获取不同含水率和冻结圈厚度围岩下的冻胀力时空演化曲线。采用多元回归分析方法，建立围岩冻胀率、冻结圈厚度与含水率等参数的拟合计算式；据此建立平面应变状态下考虑围岩含水率和围岩比重指标的冻结圈围岩冻胀力理论解。采用热应力方法模拟冻胀力演化特征，对冻胀力的理论计算值和模型试验测试值进行对比分析，进一步验证试验方法和理论解的合理性。研究结果表明：围岩温度场呈三阶段变化特征以及类似带柄状“正勺”形状分布规律；含水围岩温度场的下降阶段呈非线性分布特征；围岩温度表现出滞后于环境温度变化的趋势。不同含水率和冻结圈厚度下的冻胀力演化规律曲线形态类似，表现为孕育-发展-稳定变化特征。冻胀力理论解与现场实测数值偏差19.7%,与数值解、试验值偏差均在0～20%之间，所提出的冻胀力理论计算方法可为围岩含水率为0～60%范围和...

季节性冻土地区如何防止接触网支柱基础发生冻拔破坏，一直是困扰铁路行业的难题。本文对季节性冻土地区接触网支柱基础选型进行详细分析，得出桩基础为季节性冻土地区接触网支柱基础的首选形式，提出了接触网支柱桩基础抗冻拔的具体措施，并结合工程实例对采用此类措施后桩基础抗冻拔的稳定性进行了分析验证。

研究目的:某高原铁路起于四川盆地成都平原,东西横穿横断山脉至青藏高原拉萨平原,该高原铁路平均海拔3 000 m以上。针对高原铁路高海拔寒区隧道恶劣环境特点,本文以该高原铁路典型隧道为依托,采用考虑围岩级别、岩性、地下水补给条件、冻融劣化规律等因素的围岩冻胀性分级量化标准和分级方法,以及考虑围岩不均匀冻胀对隧道衬砌作用的冻胀力计算方法等手段,进行隧道围岩冻胀性评价、冻胀力计算和衬砌结构安全性分析等研究。研究结论:(1)评估得到了高原铁路雅林线上典型隧道最不利情况下洞口段围岩的冻胀性,结果显示隧道进出口进深在1.25 km范围内的围岩均有冻胀性,而进深超过1.25 km后围岩无冻胀性;(2)计算得到了高原铁路雅林线上典型隧道最不利情况下围岩的冻胀力,结果表明隧道最大的冻胀力为1.40 MPa,最小的冻胀力为0.12 MPa;(3)计算了高原铁路雅林线上典型隧道最不利截面处的二次衬砌安全系数:Ⅴ级围岩最危险工况的安全系数为2.02、Ⅳ级围岩最危险工况的安全系数为2.58,均大于《铁路隧道设计规范》要求的安全系数1.7,可以认为该结构在考虑冻胀力的情况下,其抗冻安全性满足要求;(4)本次研究成...

为了研究寒区裂隙冻岩隧道冻胀力并建立合理的计算模型,以川藏公路雀儿山隧道为工程依托,组合利用水压力计、土压力盒和多点铂电阻温度传感器进行冻胀力原位测试,考虑静水压力,提出了裂隙成环贯通原位冻胀时的隧道宏观冻胀力理论模型,并将计算结果与原位测试结果进行了比较分析。研究结果表明:现场原位测试方法考虑了岩-水-冰在冻结过程中随时间和温度的变化特征,避免了对裂隙岩石细观结构模型的讨论,方案合理且易于实施;裂隙岩石冻结前水压力随径向深度增加而线性减小,径向1.5～2m围岩内裂隙水挤出形成急剧增压区间,靠近结构处水压力降到最低;原位测试得到冻胀压力0.615～3.355MPa,空间分布以拱顶处最小,拱腰处最大,冻胀力模型计算得到的冻胀压力约0.46MPa,去除水压力,裂隙成环贯通宏观冻胀力理论模型计算结果接近于工程实际。