在冻融循环过程中，环境温度的变化对路基土体的物理力学特性及路基的水热过程影响显著，反复的冻胀与融沉作用严重削弱了路基的承载能力、变形协调性及长期服役性能。基于此，本研究建立了粉质黏土路基（对比路基）和地聚物-剑麻纤维协同固化土路基（措施路基）断面，探究了冻融循环作用下两种路基温度、水分、热通量以及变形变化过程，评估了地聚物-剑麻纤维协同固化土路基的冻胀防治效果。试验结果表明：随着冻融循环次数的增加，路基低温区域从顶部逐渐向下部扩展，高温区域逐渐缩减。路基表面热交换迅速，受环境温度变化的影响也更明显。粉质黏土路基的残余体积未冻水含量高于地聚物-剑麻纤维协同固化土路基。此外，地聚物-剑麻纤维固化土路基的净变形变化小于粉质黏土路基，随着冻融循环次数的增加位移的变化逐渐趋于稳定。研究结果可为提升寒区路基的抗冻害能力、长期稳定性和服役性能提供科学依据。

为探究花岗岩-混凝土组合体在寒区环境下冻融损伤规律，设计了3种不同界面粗糙度（0.61,1.18,1.69 mm）的花岗岩-混凝土组合体，利用快速冻融机模拟了冻融循环次数为0,10,20,30次的不同寒区环境，对冻融后的花岗岩-混凝土组合体外观形貌变化、质量损失、抗折强度损失、起裂韧度、断裂能等参数进行分析。结果表明：随着冻融次数的增加，试样质量损失率、纵波声速衰减和各项力学性能损失均呈增长趋势。在冻融30次后，界面粗糙度为0.61 mm的试样纵波声速降低了13.03%，抗折强度和断裂能损失率分别为73.22%和67.67%，；界面粗糙度为1.18 mm的试样纵波声速降低了12.59%，抗折强度和断裂能损失率为61.28%和69.13%；界面粗糙度为1.69 mm的试样纵波声速降低了9.67%，抗折强度和断裂能损失率为39.40%和41.97%。研究计算了花岗岩-混凝土组合体试样起裂韧度与损伤因子，得到了以上3种界面粗糙度下，组合体起裂断裂韧度与冻融循环次数线性拟合表达式，可为相关研究提供一定的参考。

为准确预测并有效控制高寒高海拔地区洞室围岩的稳定性，针对不同冻融循环作用下砂岩进行分级卸荷蠕变试验，揭示砂岩衰减、稳态和加速蠕变3阶段特征；通过引入非线性粘滞元件对牛顿黏性系数进行修正，将冻融循环与三轴卸荷蠕变行为相结合，提出能够表征蠕变全过程的非线性黏弹塑性本构模型，并基于ABAQUS用户自定义材料接口完成模型二次开发。研究结果表明：该模型较传统西原模型显著提高蠕变行为拟合精度。研究结果可为高寒高海拔地区洞室围岩卸荷蠕变预测与稳定性控制提供理论支撑。

通过室内试验设置5种积雪处理（对照组CK为无积雪覆盖；B为大粒径雪层；BL为大粒径覆盖在小粒径雪层上；LB为小粒径覆盖在大粒径雪层上；L为小粒径雪层），探究融化期冻融循环下雪层结构差异对土壤物理特性的影响。结果表明：不同结构的积雪完全融化时间接近，CK处理受冻融循环的影响最大，有无积雪覆盖下土壤温湿度差异显著。试验中期，覆雪处理间土壤容重、团聚体稳定性接近；试验结束，B、BL处理土壤容重、团聚体稳定性，显著高于L、LB处理。B、BL处理蒸发量较高、出流时间较晚、出流量较小，但泥沙比、融雪侵蚀参数高于L、LB处理。而L、LB处理的融雪水利用率较低，融雪侵蚀参数也较低。L、LB处理有利于融雪水出流、土壤解冻，可减少土壤侵蚀，适宜实际农业生产。

针对中国寒区气候寒冷、全年平均气温低的气候特点，采用5℃、10℃、20℃、30℃分别模拟低温、室温和中温养生条件下水泥改良湿陷性黄土的现场养生条件，基于室内试验分析养生环境温度、水泥掺量、养生龄期对水泥改良黄土RCBR（加州承载比）、无侧限抗压强度、动态回弹模量的影响规律；进而采用冻融循环试验和动水冲刷试验研究水泥掺量和养生温度对水泥改良黄土抗冻融耐久性和抗冲刷性能的影响。结合室内试验成果，将4%和5%水泥改良黄土应用于填筑高速公路上路床和下路床，并测试试验段水泥改良黄土路床顶面的回弹模量、FWD动态回弹弯沉和贝克曼梁静态回弹弯沉，最终建立路床顶面回弹模量与实测弯沉以及动、静弯沉之间的拟合关系。结果表明：水泥改良黄土的RCBR、无侧限抗压强度和动态回弹模量等力学指标均随养生温度的增加和水泥掺量的增大而持续增大；经历9次冻融循环后水泥改良土的动态回弹模量趋于稳定，综合考虑水泥改良黄土的抗冻性、抗冻融耐久性和经济性，推荐适宜的水泥掺量为4%～5%，寒区5℃、10℃环境温度施工的水泥改良土动态回弹模量折减系数可取0.80～0.85、0.90～0.9...

【目的】我国季冻区交通网在地震带上的占比持续增大，有必要研究冻融循环与地震动双重作用对寒区隧道洞口段的影响。【方法】通过水热力三场耦合控制方程获得衬砌背后冻融圈内随时间变化的冻胀荷载，一并与自重应力近似考虑为初始地应力，将地震荷载等效为各质点的体积力，考虑冻融循环对冻融圈内土体强度与衬砌力学参数的影响，采用拟静力法研究寒区浅埋隧道洞口段地震响应规律。【结果】无论冻结与否，不易察觉的墙脚部位最易进入塑性，仰拱呈现内拉外压的受力特征，顶部拱圈、侧面曲墙等部位受力均匀且较小。地震对衬砌的影响均表现出破坏的可能性随冻融时间（次数）的推移而增大，尤其以墙脚内侧压应力区最为明显。受统计方法约束，冻融前10 a衬砌的地震响应较弱，从冻融第15 a开始洞口段衬砌地震稳定性有了较明显的劣化。【结论】相较于冬令期，融化期发生地震时隧道结构的稳定性更差。在全球气候变暖的背景下，更应深入研究寒区隧道洞口段融化期的地震响应规律。

为揭示寒区高铁无砟轨道混凝土在冻融循环环境和列车疲劳荷载下的服役性能变化规律，建立了“冻融循环+高频疲劳”的试验制度，以C60无砟轨道轨道板机制砂混凝土为研究对象，从损伤过程与能量传递的角度研究了冻融与疲劳耦合作用下的混凝土损伤机理，预测了寒区无砟轨道机制砂混凝土的疲劳寿命。结果表明，高速列车疲劳荷载会加剧无砟轨道混凝土的冻融损伤，混凝土在冻融循环300次后损伤加剧，其力学性能与疲劳性能均表现出加速下降的规律，600次冻融循环后疲劳寿命降低46.3%，刚度衰减幅度增加12.9%，冻融循环造成的缺陷连通是混凝土疲劳性能衰减的主要原因。混凝土主要通过变形所产生的变形能来耗散能量，冻融循环导致最大应变降低与残余应变增大使得混凝土变形性能降低。与常温下的疲劳性能相比，冻结阶段混凝土孔隙内冰有增强作用，且冻结状态下冰能加速内能耗散，因此疲劳损伤情况有所缓解。采用两参数Weibull函数对冻融破坏概率进行分析，建立了考虑疲劳损伤因子的混凝土“冻融+疲劳”服役状态下的寿命分析模型，预测了无砟轨道机制砂混凝土的服役寿命。

寒区隧道普遍受到冻融作用影响，易发生沿着混凝土衬砌结构与围岩界面损伤与脱黏现象，严重影响隧道工程施工质量与安全运营。为提升隧道围岩–喷层界面黏结强度与抗冻性能，将围岩–喷层界面简化为岩石–混凝土二元体，研制适用于提升围岩–喷层界面黏结性与抗冻性的水泥基界面剂，并开展水泥基界面剂喷涂前后的砂岩–混凝土界面黏结强度及抗冻性能对比试验。试验结果表明：(1)冻融作用产生的岩石–混凝土界面中与硅氧四面体平行的主链破裂，是导致岩石–混凝土界面黏结性能降低的核心原因；(2)通过试验适配研制，提出适用于提升寒区隧道喷层界面黏结性与抗冻性的水泥基界面剂最优配合比为∶水泥∶水∶硅微粉∶硅烷偶联剂∶高分子胶凝材料(水性丙烯酸酯腹膜胶+竹材液化酚醛树脂)=10∶4.4∶0.8∶0.2∶1∶0.5;(3)因水泥基界面剂的高分子水化作用，喷层界面产生的“树根桩”效应扩大了岩石与混凝土接触面的栓堵程度，同时，硅烷偶联剂的化学键合作用提升了界面间的机械咬合力，二者耦合增强作用提高岩石–混凝土界面的黏结剪切强度和劈裂强度。通过对比试验发现，在冻融30次后，采用水泥基界面剂处理后，岩石–混凝土界面剪切强度较未处理试样可提...

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。

为了探究不同低温不利条件下再生微粉ECC材料力学性能的影响,本文采用控制变量法,以再生微粉种类和取代率为研究变量,探究了再生微粉ECC在冻融循环和恒低温两种低温不利条件下的抗压和抗折强度试验。分析了再生微粉种类、再生微粉取代率、冻融循环次数、恒低温温度对再生微粉ECC力学性能的影响。最后基于BP神经网络,建立了3-6-1的冻融循环和3-3-1的恒低温BP神经网络结构抗压强度预测模型。研究结果表明:在相同的冻融循环条件下,再生混凝土微粉ECC的力学性能要高于再生砖粉ECC,且均随再生微粉取代率的增加先小幅度下降后剧烈下降,在经历150冻融循环后力学性能损失20%左右。而经历恒低温保温后的再生微粉ECC力学性能呈现出相反的变化趋势,随着低温保温温度的降低再生微粉ECC的力学强度反而呈现上升趋势,从常温到-40℃恒低温状态下力学性能提高22%左右。建立的两个低温不利条件下BP神经网络预测模型,平均相对误差分别为1.43%、1.28%,并以质量损失率和相对动弹模量为评判标准,预测试验范围内不同配合比的再生微粉ECC可经受的最大冻融循环次数。