中吉乌铁路工程规模大，沿线自然气候环境恶劣、海拔高差大、工程地质条件复杂多变，新地质构造运动强烈，属于高烈度地震区，给隧道建设带来重大地质安全风险挑战。文章在大量地质工作基础上，详细分析了铁路隧道面临的岩土工程特征及危害，包括高烈度地震和活动断裂带、高地应力、滑坡、危岩、多年冻土等10项工程地质问题，总结国内外类似工程建设经验基础上，提出针对性的工程设计原则和应对措施，研究成果可为中亚诸国以及我国新疆地区的铁路工程建设提供参考。

为研究机器学习（Machine Learning,ML）方法在冻土力学参数预测中的性能及其应用，本文采用4种ML算法（DT、MLP、SVM以及GP），基于116组冻结黏土定向剪切试验数据，以中主应力系数b、主应力轴方向角α、平均主应力p和温度T为输入，以冻结黏土的力学参数(应力应变曲线（Stress-Strain Curve,SSC）模式和破坏强度qd)为输出，建立预测模型。通过交叉验证以及与补充试验数据的对比，评估了ML模型的预测性能。并基于最优ML模型分析在多输入参数空间下冻结黏土力学参数的分布，最后结合模型的可解释性（SHAP方法）进行参数敏感性分析。结果表明，基于ML方法可准确预测出冻结黏土的SSC模式和qd，其中MLP模型的预测表现最优；ML预测模型可以在多参数空间下模拟出冻结黏土SSC模式和qd与各输入参数之间的复杂非线性关系；通过SHAP方法有效量化了四种输入参数对于冻结黏土力学参数的影响程度：对于SSC模式的影响程度从大到小为α、p、T和b，对于qd的影响程度从大到小为T、b、α和p...

当高速列车在高寒雨雪地区行驶时，转向架区域容易形成积雪，对高速列车的安全行驶造成威胁。在积雪轨道上行驶的高速列车，其转向架区域积雪中雪粒来源于地面积雪，因此基于壁面切应力，建立风致积雪雪粒运动模型，研究地面积雪中雪粒在列车风作用下的运动情况。采用欧拉-拉格朗日方法，基于雪粒沉积准则，建立转向架区域雪粒沉积边界模型，研究风致雪粒运动情况下转向架区域积雪分布。研究结果表明：高速气流在转向架正下方区域出现高速上扬的现象；转向架区域的车体板件、构架和轴箱等为主要的积雪部位；转向架区域雪粒沉积数量与转向架的位置、雪粒的密度和直径及壁面条件有关。

本研究基于低温弯曲实验、冻融劈裂实验和约束试件温度应力实验，模拟北方高寒地域环境纤维沥青混合料的低温耐受性，探究了沥青种类、玄武岩纤维长度和直径对沥青混合料低温性能的影响规律。研究结果表明：在高寒大温差条件下，沥青种类对沥青混合料低温性能具有显著影响，其中SBS改性沥青>70#基质沥青；在相同纤维掺量下，三种直径的玄武岩纤维对AC-13混合料低温性能的改善作用为7μm>16μm>25μm；三种长度（3 mm、6 mm、12 mm）的玄武岩纤维对AC-13混合料的性能改善呈先增后减趋势，6 mm长度的纤维对低温性能改善效果最佳。该研究成果可为玄武岩纤维在寒冷地区道路上的应用提供实验参考，也可作为教学案例应用于土木工程领域研究生课程，用来研究高寒地区道路工程路面材料的特殊设计需求。

公路盾构隧道联络通道建设面临较大的不确定性和风险，通常采用人工地层冻结法进行施工。以孟加拉吉大港卡纳普里河底盾构隧道联络通道为研究对象，分析联络通道施工过程中冻土帷幕和结构衬砌受力情况，研究采用双圈管冻结施工过程中冻土帷幕发展规律。针对施工期和运营期衬砌受力的最不利工况进行验算，分析积极冻结和维护冻结阶段温度场的变化，并研究部分不确定参数的敏感性。分析结果表明，该联络通道设计施工方案合理可行。

为研究寒冷地区低温条件对沥青路面低温性能影响，本次研究通过冻断试验、低温小梁弯曲试验、冻融劈裂试验检测了AC-16、AC-20、SMA-13 3种级配类型的沥青混合料低温性能，由冻断试验的结果提出寒冷地区温度区间划分的节点，将低温条件划分成3个温度区间，结合0℃、-10℃、-20℃3个温度条件下低温小梁弯曲试验结果，分析沥青混合料的应力松弛作用与沥青混合料低温抗裂性能关系，并从冻断试验应力-温度曲线中获取数据拟合出应力-时间关系，得到松弛模量曲线。结果表明：当降温幅度相等时，温度越低，其对应力松弛影响程度越高；沥青混合料低温抗裂性能随着应力松弛作用的削弱而变差；相同级配下橡胶沥青混合料应力松弛能力受温度影响低于SBS改性沥青。

为研究含水率对冻结砂土强度和变形特性的影响,在不同含水率的条件下进行人工冻结砂土无侧限抗压强度试验。试验结果表明:冻结砂土的应力-应变曲线均表现出应变软化的特性,当含水率介于10%～20%时,冻结砂土的峰值应力、峰值应变和弹性模量随含水率的增大而增大;当含水率大于20%时,含水率的增大会弱化冻结砂土抵抗破坏变形的能力;冻结砂土的弹性模量与无侧限抗压强度线性相关,二者的比值介于6.01～13.76之间。提出了对于应变软化的应力-应变曲线损伤模型,将该模型计算结果与试验结果对比,发现损伤模型能够很好地预测冻结砂土的本构关系。基于Weibull分布的损伤本构模型能够准确地预测出冻结砂土的强度和变形特性。

以黑龙江省齐齐哈尔市泰来县某20 MWp光伏发电项目为依托，分析了严寒地区季节性冻土条件下光伏支架采用预应力高强混凝土(PHC)管桩作为支架基础(下文简称为“PHC桩基础”)时，该基础的抗冻拔稳定性，并根据分析结果给出了PHC桩基础相关的设计建议和可采取的防冻拔措施，以抵抗冻土层产生的切向冻胀力，从而有效降低了工程造价，并提高了光伏支架基础的安全性。

为研究冻土在复杂应力路径下的力学性质，利用自主研发的冻土真三轴仪，研究了温度和中主应力系数b_f对冻结砂土强度和变形特性的影响。试验结果表明：不同试验条件下的偏应力–大主应变曲线均表现出应变硬化的特性。当0≤b_f≤0.5时，破坏强度随b_f的增加而增加，当b从0.5增长到1时，破坏强度表现出降低的趋势，且b_f>0时的强度均大于bf=0的强度。强度随着温度降低呈现出线性增长规律。随着b_f的增加，中主应力方向上的变形由膨胀向收缩转变；小主应力方向始终产生膨胀变形，且变形速率加快；体应变均表现出先剪缩后剪胀的特性。应力水平在30%～95%区间内的试验点适用于计算Duncan-Chang模型参数。

为研究寒区隧道多孔围岩在低温冻胀作用下的破坏判据，基于冻岩力学、断裂力学和细观损伤力学求解围岩冻胀力值和应力强度因子，将岩石应力腐蚀极限代替断裂韧度作为起裂判据；在单次冻胀作用下，对易发生冻胀破坏的“主干-旁枝型”孔隙结构建立围岩冻胀破坏判据；在持续冻胀作用下，将其视为冻融循环作用，考虑循环过程中岩石碎屑流失的影响效应并建立围岩冻胀破坏判据。依托西藏某寒区隧道验证失稳判据的可靠性并分析不同参数对围岩应力强度因子的影响作用。结果表明：围岩应力强度因子与主干孔轴线直径和水压力呈正比关系，前者初期增长速率显著大于后期，后者则几乎呈线性变换；与围岩环境温度和韧度比呈反比关系，且温度对围岩失稳的影响效果更明显。