在冻结法施工中，保证冻结壁稳定性至关重要，传统的现场检测方法因其间断性而无法提供实时监测，限制了对冻结壁潜在灾变的及时响应，采用冻土的深层原位精准探测是揭示冻结壁重大工程灾变机理及灾害预警的有效手段。基于卷积神经网络提出一种基于图像数据驱动的冻土强度智能识别方法，通过对93组试样的多角度图像捕获及随后的单轴抗压强度试验，标注试样图像与实际强度数据并结合图像数据增强技术构建了深度学习模型训练所需的图像数据集；利用迁移学习深度残差网络34层(ResNet-34)模型，并对比其它不同模型的训练过程和测试结果，发现ResNet-34模型效果最佳，准确率为92.8%且没有出现过拟合现象；应用深度学习模型对冻土强度的影响因素土质、温度和含水率进行识别，发现模型能有效识别出三个变量，证明了模型识别冻土强度的科学性和可靠性；此外研究了模型在不同干扰条件下的表现，模拟典型干扰场景并分析其对模型预测性能的影响，为后续改进数据增强策略和模型优化方向提供依据；引入Grad-CAM(Gradient-weighted Class Activation Mapping)可解释性分析方法揭示卷积神经网络在冻土强度识...

北半球多年冻土区土壤有机碳（SOC）是全球碳库的重要组成部分，在全球碳平衡过程中具有重要作用。随着全球气候变化，中高纬度多年冻土区森林火灾频发，诱发多年冻土快速退化，导致SOC大量损失，对气候变暖形成正反馈效应。研究不同火烧强度后多年冻土区SOC及其组分的含量变化特征，对于火后SOC库的管理具有重要意义。本文选取大兴安岭阿龙山镇多年冻土区2009年火烧迹地为研究对象，通过相邻样地比较法，对不同火烧强度0～1 m深度的SOC含量、密度及其组分含量的变化规律进行分析。结果表明：（1）在未过火样地，随着土壤深度的增加，SOC含量及密度、游离态颗粒有机碳（fPOC）、闭蓄态颗粒有机碳（oPOC）和颗粒态有机碳（POC）含量下降，与0～10 cm土层相比，90～100 cm处含量分别下降了84.75%、2.78%、99.82%、91.86%和98.97%；矿物结合态有机碳（MAOC）含量变化趋势相反，与0～10 cm土层相比，90～100 cm处含量增加了830.93%。（2）与未过火样地相比，在0～1 m深度，轻度火烧样地SOC含量和密度分别降低了9.78%和9.30%;fPOC、oPOC、P...

针对东港灌区输水渠道存在冻胀破坏问题，研究提出一种以玻璃纤维为外掺料的泡沫混凝土，并分析不同玻璃纤维掺量混凝土的性能。试验结果显示，当纤维掺量为0.6%时，试块在冻融前的抗压强度为15.15MPa;在冻融循环50次后，试块的抗压强度为14.62MPa。当纤维掺量为0%时，试块在冻融前的抗压强度为11.23MPa;在冻融循环50次后，试块的抗压强度为7.73MPa。研究结果明，泡沫混凝土在防冻胀中有较好表现。

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...

针对高寒地区新浇筑混凝土易受冻害，导致的路面结构安全隐患和后期服役寿命受限等问题，文中选取西藏地区实际施工材料分别拌制了C30、C40及C45三组水泥混凝土试件，试件在标准养护室养护0,3,7,28 d后移置室外继续养护150 d,研究抗压强度、抗折强度及动弹性模量变化规律，并且对自然养护150 d的试件进行300次冻融循环试验。研究结果表明：当认为标准养护龄期为28 d的混凝土无受冻状态时，标准养护龄期的增加能有效提升混凝土服役初期的抗冻能力，混凝土的受冻率随着养护龄期的增加依次降低；通过掺加粉煤灰和防冻剂，自然养护150 d的混凝土可经受275～300次冻融循环，冻融循环250次后，混凝土内部产生明显的大孔隙及裂隙，试件抗冻指标快速下降；通过建立的冻融损伤度转化公式，可快速对高寒地区不同服役年限的混凝土建筑物进行力学性能预测，进而为运行期建筑物安全性评价提供理论支撑。

土工合成材料广泛应用于寒区工程建设,但土体与材料界面的剪切强度是其薄弱环节。受降雨、灌溉等因素影响,土体在一定深度范围内经历湿干循环作用。为研究湿干循环作用对冻土与土工合成材料界面剪切强度的影响,本文基于控温直剪仪对粉质黏土-复合土工布在常法向应力条件下界面剪切特性开展试验研究,试验因素包括湿干循环次数、温度和法向应力。结果表明,常温条件下湿干循环对界面剪切强度有劣化作用,负温条件下界面剪切强度随湿干循环次数增大整体呈现增大趋势,经过一定循环次数后趋于稳定。湿干循环作用下界面黏聚力和内摩擦角的变化规律与界面剪切强度变化规律相对应,而界面黏聚力的变化是引起剪切强度变化的主要因素。通过对剪切强度的影响变量及其交互作用进行显著性分析,发现法向应力、冻结温度和湿干循环次数均对剪切强度有强显著影响,法向应力和温度的交互作用以及温度和湿干循环次数的交互作用也对剪切强度有显著影响。本文研究成果可为复合土工布在冻土工程中的应用提供参考。

本项研究以青藏公路五道梁-沱沱河段一处发育的高寒草甸热融滑塌灾害作为研究对象，采用野外原位测量与室内单根、群根抗拉试验以及草甸层原位拉裂试验，研究了区内草本植物单根和群根力学性能及其特征，进一步评价了植物根系增强高寒环境热融滑塌区土体抗拉强度和提高边坡浅层稳定性贡献。结果表明：草本单根抗拉力及单根抗拉强度与根径间均呈幂函数关系；草本植物根数与群根抗拉力及群根抗拉强度之间均符合线性函数关系；草甸层原位抗拉试验值总体小于理论计算值。区内草本根系显著增强土体抗拉强度，且其增强土体强度贡献与根径、含根量和土壤密实度之间表现出显著相关性。本研究结果为有效防治青藏公路沿线高寒草甸热融滑塌、水土流失等地质灾害，起到提供理论支撑和实际指导作用。

在建张尚高速路段挖方石料以多孔玄武岩为主，为节约矿产资源和工程成本，拟采用水泥稳定该碎石作为高速公路路面基层材料。经查阅资料，在寒冷地区应用水泥稳定多孔玄武岩碎石作为路面基层材料在国内外研究中都没有相关工程案例。为探究该材料作为张尚高速路面基层的可用性，进行了原材料各项性能试验并制备3%、4%和5%不同水泥剂量多孔玄武岩碎石试件，进行无侧限抗压强度试验和冻融循环试验探究该材料的力学性能。实验表明：多孔玄武岩碎石材料的吸水率和含水率远超普通碎石材料；软弱颗粒含量、压碎值和磨耗值均比较大，但仍满足路面基层原材料规范要求；5%水泥稳定材料满足路面基层强度规范要求，但经5次冻融循环后力学性能有明显下降。

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。

为获得月球永久阴影区冻土的剪切强度特性，分析了月球冻土的矿物成分、粒径分布、干密度、含水率、赋存温度等物理特性，提出了月球冻土的模拟物制备与参数检测方法。基于变角剪切试验（Variable-Angle Shear Test,VAST）方法，开展了斜长质和玄武质原料混配、干密度1.71 g/cm3（相对密实度100%）、含水率3.7～9.5 wt%、温度低于–180℃的模拟月球冻土剪切强度测试。试验结果表明：模拟月球冻土在低围压下的剪切破坏模式以剪断面上的脆性断裂为主，随围压升高，模拟月球冻土的脆性降低、延性增加，破坏模式转变为整体压剪破坏，表观剪切强度下降；按直线型莫尔–库伦准则对模拟月球冻土在低围压下的剪切强度参数计算，结果显示其内聚力随含水率增加而近似线性增加，内摩擦角基本不随含水率变化，取值在50°～53°。