季节性冻土的冻胀融沉影响当地建筑物与构筑物的结构安全，找到地温随时间的变化数据可推算时间域内冻胀融沉对地面建筑的影响规律.以大庆市非饱和冻土为例，基于热传导理论和非饱和土渗流理论，在原位地温监测数据的基础上，建立了冻土的含相变过程的热-流-固（THM）三场耦合数值模型.通过数值模拟结果与实测结果的比较验证了冻土模型的准确性.结果表明：地温随地表温度呈延时周期性变化，在地面以下2.0 m以内，深度每增加0.5 m，温度波峰和波谷日大约推迟30 d；冻结期持续时间影响冻结深度，从而对当地土的周期性冻胀量起决定性影响，冻结期内土的每年最大冻胀位移为30.0 mm左右，冻结期结束后地面高度将快速恢复到冻结期之前的水平，季冻区冻胀融沉敏感性建筑物及构筑物的基础施工时间选择在冻结期结束后2个月至冻结期开始前，可有效减少冻胀融沉危害，大庆及其他类似季节性冻土地区的土壤冻融和冻融过程中的水热迁移研究可作为借鉴.

以上海江浦路车站冻结工程为依托,选取冻结施工影响范围内的主要土层（5）1-1灰色黏土以及上海地区施工中常见的砂性土（7）2灰黄色粉细砂2种类型土层,对不同掺入比下水泥改性土的热物理指标、力学强度特征以及冻融特征进行试验研究,同时根据室内试验结果,采用数值模拟方法分析水泥改性后的冻土整体冻胀对环境的影响。研究结果表明:随着水泥掺入比的增大,黏土、砂土的冻结温度和导热系数线性减小,力学强度线性增大,弹性模量指数增长。水泥黏土和水泥砂土的最优掺入比分别为12.5%和10.0%。经过水泥的改性,黏土的冻胀率和融沉率分别减少了53.5%和55.6%,与水泥土冻胀效应数值分析结果基本一致;粉细砂的冻胀率和融沉率分别减少了41.2%和44.3%,改性效果明显。

为确保深季节冻土湿地地区高速铁路的安全平稳运营,新建哈尔滨至齐齐哈尔客运专线采用无砟轨道设计,且该线路穿越国家扎龙湿地自然保护区。由于其保护区水量丰富,冬季严寒漫长,路基冻胀融沉病害的发生频次较高。因此,本文结合哈齐客运专线HQTJ-5标抗冻胀路基填料的施工,研究影响路基冻胀大小的主要因素及抗冻胀填料的施工关键技术,以期确保深季节冻土湿地地区路基的冻融变形和工后沉降满足施工要求,为未来寒区高速铁路的高效安全建设提供技术指导。

管道是油气资源的最为常用的运输方式。当管道穿越寒区时,将面临管沟融陷、冻胀融沉以及边坡蠕滑三种管道病害,因此管土的相互作用成为寒区管道设计和运营的重要考虑因素。本文研究了埋地管道的发展概况,分析了寒区埋地管道的设计、施工和运行技术发展。分别对管沟融陷、冻胀融沉以及边坡蠕滑三种病害的机理进行相应的分析,并给出三种病害的防治措施。最后,归纳总结了埋地管道与冻土相互作用仍有许多重要的岩土工程问题需要进一步研究,其对于改善寒区的管土相互作用有着重要意义和同时也有着巨大的研究空间。

为了研究冻土地区路基冻胀融沉现象,解决存在于路基的冻胀问题,提高路基整体安全性,文章结合实体工程,对其结构特点和防冻设计进行研究。结果表明:在一定范围内,冻结率会随着含水量增加而增加;表层级配碎石层是冻胀变形的主要集中部位;根据冻胀观测结果分析可知,增强路基排水能力、设置纤维混凝土防水层和选用不易风化、细颗粒含量较少的路基填料可以提高路基抗冻能力。

东北多年冻土分布具有显著时空变化特征,随着全球气候变暖和人类活动影响加剧冻土层退化,冻土区铁路路基病害主要表现为夏季融沉、冬季冻胀。本文分析了冻胀、融沉病害产生的主要原因及影响因素,讨论了保护路基稳定的若干工程措施,为实际工程提出设计思路。

管道作为油气资源的最为常用的运输方式之一,穿越不同地质情况的区域,所面临的工程问题各有不同。本文对青海省某冻土区输气管道进行调研,针对出现的管沟融陷、工程构筑物冻胀变形等病害问题,选取典型断面,钻孔埋设温度传感器和沉降磁环测试元器件,对暖季和寒季管道周围土体温度和位移进行监测,研究输气管道周围地温变化及冻胀融沉规律,为冻土区输油气管道的设计、施工、运营、病害治理提供借鉴。研究表明:该冻土区寒暖季地表地温随气温波动较大,越靠近管道,地温年振幅越大;该区域冻土地温范围为-2-1℃,地温带类型属基本稳定带,正温输气的热扰动,导致周围土体融沉;管道正上方受管道放热影响,地温均为正温,影响范围约1.5 m;在近管道处,深度1～4 m,地温受多重因素影响,深度4 m以下,地温年较差较小,均为负温;冻胀由深处向上发生,时间上有滞后性;10月和11月为冻融剧烈时间段,应及时监测预警。

通过对多年冻土地区冻胀融沉的影响因素进行分析,得出温度、水分、土质是决定冻胀融沉程度的重要因素。从降低冻土上限、减弱地下水的水分迁移出发,找到热棒路基、换填路基、XPS板路基、通风管路基、片碎石路基5种解决方法,从原理、适用范围、注意事项3个方面对处理措施进行阐述,为因地制宜,选择合理的冻土处理措施提供依据。

文章介绍了混凝土铰接块、雷诺护垫与预制混凝土板结合保温板三种衬砌防冻结构与其施工工序。通过现场试验采集监测点的冻胀融沉变形,并且对比分析了三种衬砌防冻结构土体的残余变形与冻胀恢复率,为解决季冻区河渠防护工程的冻害问题,提供了技术方案与理论依据。

本文通过分析路基在冻结与融化时期水分场的变化规律,建立温度场与水分场的冻结融化模型试验,从而揭示路基病害的发生机理。对某冻土地区道路工程的研究结果表明:冻土路基温度场的季节活动深度为2～8m,路基深部土体的温度受外界温度的影响呈现滞后性;冻结与融化时期在路中以下2～4m深度范围内温度梯度较大;在路基融化时期的大气降水渗流过程中,路肩以下路基填土范围内的饱和度与地基的饱和度出现较大的差异,呈现出明显的分层现象;冻结时期土中未冻水向冻结锋面迁移导致路中以下2～3m深处含水率突增,冻结与融化时期路基总变形量较大。水热作用下路基产生的不均匀的冻胀与融沉变形是造成冻土路基病害的根本原因。