在气候环境变化和工程热效应背景下，青藏高原冻土地区道路病害频发、主动防控能力弱、养护管理机制不足等问题日益突出。换填垫层广泛应用于冻土公路工程设计与施工，在增强道路抗变形、抗冻害和稳定性方面发挥重要作用，但目前针对其在服役期内对地基水热分布状态的影响有待深入探讨。在青海共和—玉树高速换填垫层设计方案基础上，本文对细砂、砂砾和碎石这3种换填料下多年冻土地基水热分布进行数值试验，并以无换填粉质黏土为对照，研究换填垫层对地基水热分布及演变的影响规律。研究结果表明：换填碎石具有较好的控温性能，能够有效降低最大融化深度；换填垫层内未冻水含量显著降低，但引起未冻水沿换填-地基土接触面从地基外侧向中心横向流动；同时，换填加剧地表积水侵入深部地基土，在地形平坦且无主动排水条件下，深部地基土含水量及其振荡幅值逐年增长；换填料透水与导热性能是影响地基水热动态分布的关键因素，因换填引起的水热迁移不利于多年冻土地基力学性能长期保持，在工程实践中，应充分考虑路域气候环境及地形地貌特征，谨慎采用换填处理。

岛状多年冻土路基的特点及施工方法研究对我国北方地区基础设施建设至关重要。通过分析多年冻土的成因、路基病害及伊春地区多年冻土特点，提出针对不同冻土类型和埋深的施工方法。对于饱冰或富冰冻土，可采用挖除换填法；对于多冰或少冰冻土，可采用挖除换填结合预融法。这些方法在铁力至伊春高铁工程中的应用显示出良好效果。路基最大沉降量控制在18.3mm内，温度场趋于稳定。研究结果为我国北方地区冻土路基建设提供技术支持和实践经验。

为解决冻土路基在温度变化下产生的融沉变形问题，提高路基使用质量，依托国道218线那拉提至巴仑台公路项目第NBTZ-7标段工程项目，结合冻土路基设计和施工实践，采用换填片石法和泡沫混凝土法对冻土路基进行处治，并严格控制施工工艺。施工完成后对路段进行质量检测和温控效果检测，结果显示，其压实度和弯沉值均满足技术要求，且两种方法处理后的路基均有较好的低温保持效果，温控效果在0.9～1.7℃之间，可为冻土路基工程施工提供参考。

为更好地解决季节冻土山区突出的软基冻害难题，提出在弃渣碎石换填层上铺设保温板的“保温换填法”。基于工程实例，运用带冰水相变的考虑路基阴阳坡效应的有限元数值解法，模拟分析XPS保温板在不同的埋深、厚度，以及考虑冻融循环作用和地下水对XPS保温板导热系数不利影响(最不利工况)的条件下，路基不同部位最大季节冻深和路基阴、阳坡路肩横向热差异在30年内随时间的变化。结果表明：“保温换填法”在抬升路基不同部位的最大季节冻深和控制路基阴、阳坡路肩横向热差异方面都具有良好的效果，但具体效果与路堤高度有关，路堤高度越小效果越好；综合考虑经济性和长期保温效果，路面下0.8 m是XPS保温板合理的埋设深度，8 cm厚是合理的铺设厚度，按《公路路基设计手册》公式确定的6 cm厚在季节冻土山区路基中偏于不安全；同时，“保温换填法”也适用于季节冻土山区地下水位埋深浅的地段。

高原冻土区地质条件复杂，冻土地基的差异性冻胀和融沉变形威胁着工程的长期稳定性和服役性能。为满足工程基础的工后沉降与沉降差要求，同时减少对下部冻土的扰动，以多年冻融区过渡段某富水场地为例，开展地基处理现场试验，对比块石抛填和块石抛填+换填两种地基处理施工方案。结果表明，针对包括淤泥质泥岩、粉砂质土、中粗砂、冻融区过渡带四种工程地质条件，采用块石抛填方案均出现翻浆、冒泥等现象，无法碾压达成地基处理要求，而采用块石抛填+换填处理方案，经8～10遍碾压后，压实度均能达到要求。

随着季节的更换以及温度的改变，在季节性冻土地区易出现土的冻结和融化现象，从而造成地基土不均匀的胀缩，随之导致路基的不均匀变形，这直接影响到路面行车的安全性。潍坊地区属于轻冻区，通过分析季节性冻土病害的影响因素，阐释水热迁移模型，以潍坊某高速试验段设计道路为研究对象，通过FLAC 3D软件进行数值模拟，分别分析换填1.0m、换填1.5m、换填2.0m三种情况下对道路温度场、变形场、应力场的影响。结果表明：换填深度2.0m和换填深度1.5m对道路结构温度值几乎相同，从保温效果考虑和工程费用方面考虑，换填深度为1.5m最优；随着换填厚度的增大，竖向变形值随之减小，换填深度为2.0m时最小；而拉应力的范围和程度也减小并向右侧偏移。文章为季节性冰冻地区路基变形研究提供了一定参考。

季节冻土区的覆盖效应会导致路基内部发生水分迁移从而引起路面产生冻胀开裂及融沉塌陷等病害。采用非饱和土体水汽热耦合模型，重现了粉质黏土路基覆盖效应的形成过程，模拟了砂土换填法处理季节冻土区路基覆盖效应的效果。研究结果表明：(1)对于未换填的粉质黏土路基填料，覆盖效应作用下液态水和水汽在冬春季节向路基表层迁移，夏秋季节向路基内部迁移，水分在路基表层近1 m的范围内聚集，含水率的最大增加量达18%;(2)换填后的砂土路基相比于未换填的粉质黏土路基其冻结深度更深，液态水和水汽迁移通量减小。换填后的路基在覆盖效应作用下水分迁移量在换填深度内减少，含水率的累积变化值比未换填的路基小26%。因此，将路基一定深度范围内的粉质黏土填料换填为砂土填料可以防治由于覆盖效应所引起的表层含水率的增加。

在季节性冻土地区建设光伏电站时，光伏支架基础易受冻胀影响不均匀抬升，造成上部支架及组件变形破坏。以辽宁省阜新市一光伏电站为例，对冻土地区光伏支架基础选型、设计及优化进行了探究，提出了减小桩身切向冻胀力的措施，明显减少了工程投资，保证了工程质量。

为解决气候变暖、施工扰动引起的多年冻土区公路路基融沉失稳问题,探索适用于东北地区多年冻土的路基结构,该研究提出采用大粒径块石层换填地基多年冻土层的新型路基结构对路基变形进行改善,并在京漠公路瓦拉干至西林吉段工程中进行实践。对比不同换填材料对路基热稳定性的影响,将换填角砾路基结构作为对照,建立考虑水分相变和空气自然对流换热的传热模型,对2种路基交工后20 a内的温度状况进行数值计算。结果表明,2019—2039年,换填块石路基和换填角砾路基下多年冻土上限分别降至-4.43 m和-6.51 m,融化夹层面积分别增加至44.48 m2和72.53 m2。换填块石路基比换填角砾路基下多年冻土上限更高,融化夹层更薄。而且换填块石路基下多年冻土上限始终位于块石层内,由于块石颗粒间能够形成良好的嵌锁结构,从而有效抵御地基不均匀变形,因此该路基结构可以有效减小路基沉降量。然而,换填角砾路基下多年冻土上限已经进入中风化安山岩层,而且角砾颗粒间不能形成良好的嵌锁结构,也无法抵御地基不均匀变形,由此判断换填角砾路基的融化沉降量较大,该路基结构不适用于东北多年冻土区...

结合某高速公路项目，分析了多年冻土地区路基处理技术的应用，说明了冻土路段中的冻土分布情况，阐述了采用碎石桩施工技术和换填砂砾施工技术处理不稳定路基的效果。研究结果显示，建议埋深超过3m的冻土采用碎石桩处理技术，不足3m的冻土采用换填砂砾处理技术，以稳定路基结构。