寒区土体的冻胀融沉特性对结构物稳定带来极大挑战，冻土冻融作用机理的研究对寒区冻融灾害预防具有极其重大的意义。文中通过质量守恒定律以及能量守恒定律建立寒区一维土柱水分场、温度场数值模型，考虑冰水相变引起土体内部应力变化以建立应力场。构建一维非饱和土柱水热力耦合模型，通过与已有研究比对以验证三场耦合数值模型的准确性。研究表明：冻结锋面随冻结时间不断下移。在冻结初期，冻结锋面下移速度较快，在冻结后期冻结速度变缓，且土柱内温度成近似线性分布趋势。土柱内水分场在冻结锋面处出现明显的S形曲线。在冻结条件下，土柱发生竖向的冻胀变形，模拟结果与已有试验数据吻合良好，验证了该模型的合理性以及准确性。

冻土地区路基冻融病害的整治,一直被视为世界性的难题。现有的常规施工工艺和方法在冻土地区均存在着一定的局限性。土工格栅凭借其独特的网状结构和镶嵌咬合能力,在国内外岩土工程中得到了广泛的应用。本文基于土工格栅的加筋特性和现有的格栅加筋工程的实际经验,建议可选择土工格栅可对冻土路基冻融灾害进行防治,并分别针对冻土地区常见的冻胀、融沉及翻浆灾害问题,从理论研究和工程实践方面阐述了其具有一定的实际应用性,并对其进行了应用展望。

在介绍青藏高原多年冻土退化背景及其工程影响的基础上,通过主要冻土路基现场监测和沿线调查,对青藏铁路冻土路基2002年以来的地温发展过程、热学稳定性及次生冻融灾害进行了分析。结果表明:青藏铁路自2006年通车后冻土路基整体稳定,列车运行速度达100 km/h,达到设计要求,但不同结构路基的热学稳定性不同,采取"主动冷却"方法的路基稳定性显著优于传统普通填土路基。管道通风路基、遮阳棚路基及U型块石路基冷却下伏多年冻土的效果显著,块石基底路基左右侧对称性较差,而处于强烈退化冻土区和高温冻土区的普通路基热稳定性差,需结合路基所在区域局地气候因素予以调整或补强。以热融性、冻胀性及冻融性灾害为主的次生冻融灾害对路基稳定性存在潜在危害,主要表现为路基沉陷、掩埋、侧向热侵蚀等,其中目前最为严重的病害是以路桥过渡段沉降为代表的热融性灾害。

本文通过研究已建青藏公路修筑过程中寒区冻土环境和生态环境的破坏特征 ,分析总结了寒区环境破坏对公路工程的影响。青藏公路工程修建活动极大地改变了冻土环境 ,使得多年冻土退化 ,上限加深 ,诱发了一系列冻胀、融沉、热融滑塌等冻融灾害 ,使得生态环境原本就很脆弱的寒区环境更加恶化 ,如植被退化、荒漠化等 ,同时 ,冻土环境的破坏也使得工程环境恶化 ,直接影响青藏公路正常交通运输。因此 ,在即将进行的青藏铁路修筑工程中 ,必须深入研究其对冻土环境的影响 ,对冻土环境问题和环境保护应予以足够的重视。