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...

为深入了解水泥改良粉质黏土的冻胀融沉特性，以福州地区四号线地铁所穿典型土层粉质黏土为例，分析了水泥浆掺量、养护龄期、冻结温度和水灰比4个因素对水泥改良粉质黏土的影响，获得单因素作用下改良土的冻胀融沉规律，确定了改良土的最佳水泥浆掺量为20%,最佳水灰比为0.8,并通过温度监测得出冻胀融沉试验过程中温度场的发展规律。通过SPSS Statistics建立多元线性回归方程，预测水泥改良粉质黏土在多因素综合作用下的冻胀率，分析得出对冻胀率影响程度大小为水泥浆渗入量>养护龄期>冷端温度>水灰比。

为评估分布黄土改良治理效果，以黄土渠基为试验对象，设计了木质素改良下黄土力学试验，并基于此开展黄土干渠衬砌结构冻胀仿真计算。由试验结果得知，木质素成分含量高或低，均不会改变改良土试样应变破坏特点，但木质素含量提高，改良土应力水平会增大，但在掺量3%后提高效果会减弱。相比之下，含水率因素会改变改良土试样应力应变曲线特征，在含水率14%～18%与20%～22%下分别为应变软化、应变硬化特点；含水率提高，峰值应力降低，而围压增大，可减弱含水率对改良土承载应力的负面作用。基于冻胀仿真计算，获得了原状渠基土与改良黄土衬砌结构冻胀位移在断面上均为对称分布，峰值冻胀位移处于断面1 m处，且改良黄土衬砌结构冻胀位移值低于原状渠基土，经改良后渠基土受含水率影响冻胀危害弱于后者。本研究可为输水灌渠土体物化治理设计及冻胀仿真计算提供参考。

针对高速铁路寒冷地区路基改良填料，进行冻融循环后无侧限抗压强度试验，探究改良剂种类、掺量和养护龄期变化对改良填料抗冻融耐久性能的影响。结果表明：改良填料的强度随着养护龄期的延长和水泥掺量的增加而提升；粉煤灰的掺入会降低填料的强度；改良填料的冻融强度损失值呈现出指数型降低。采用冻融强度损失可以较好地评估填料在不同养护龄期下的强度变化。填料的冻结温度为-0.3℃，改良填料的冻融变形与水泥掺量呈正相关，与粉煤灰掺量呈负相关。

为解决松嫩平原碳酸盐渍土对工程的不利影响，且削弱季节冻土区冻融循环对碳酸盐渍土带来的损伤，采用无机材料石灰和粉煤灰对碳酸盐渍土进行改良。研究了不同改良方案下碳酸盐渍土抗剪强度的变化及其抵抗冻融循环的能力；通过熵权-TOPSIS模型对各改良方案进行评价。结果表明：石灰和粉煤灰均会提升碳酸盐渍土的抗剪强度，但是石灰的改良效果远胜于粉煤灰，石灰会使得碳酸盐渍土的应力-应变曲线变成应变软化型；粉煤灰在提升碳酸盐渍土抵抗冻融损伤能力上表现得比较突出；而双掺石灰和粉煤灰明显兼顾了强度和抵抗冻融损伤能力这2个指标；在考虑力学性能、抗冻融能力以及经济等因素时，石灰和粉煤灰的掺量均为12%的方案最优。

为研究冻融循环下寒区粉质黏土力学性质变化，室内展开了粉质黏土(SC)、水泥改性粉质黏土(CSC)、纤维改性粉质黏土(PFSC)及水泥-纤维改良粉质黏土(CPFSC)四种土样的单轴压缩力学试验、冻融循环力学试验及微观电镜扫描。研究发现：单轴压缩下粉质SC与PFSC应力-应变曲线呈延性变形特征，而CSC和CPFSC则呈脆性破坏特征；随着聚丙烯纤维掺量的逐渐增大，纤维改良粉质黏土的单轴抗压强度和变形能力均增强；掺水泥纤维的粉质黏土，单轴抗压强度增大而变形能力减弱；冻融循环对水泥改良粉质黏土的抗压强度影响最大，其次为粉质黏土；冻融循环对纤维改良粉质黏土和水泥-纤维改良粉质黏土抗压强度的影响较小；冻融循环前后4种土体的抗压强度降低幅度分别为18.46%、35.96%、12.04%、13.57%;微观电镜扫描结果显示，聚丙烯纤维与水泥土之间紧密连接，且纤维未发生断裂，纤维与水泥胶结土之间起到了很好的相互作用。

为探究寒区路基新型含赤泥固化剂改良土强度特性,使用新型含赤泥固化剂(土凝岩)固化路基粉质黏土,完成了不同配合比的改良路基土的冻融强度损伤试验。将土凝岩改良路基土与水泥改良路基土进行对比发现土凝岩有很多与水泥相似的性质:10%土凝岩掺量的改良土7d无侧限抗压强度要高出水泥改良土将近0.4MPa;6%固化剂掺量的土凝岩改良土强度高于水泥改良0.13MPa,相同固化剂掺量下土凝岩改良土7d无侧限抗压强度明显优于水泥改良土。在经历3次冻融循环前,土凝岩的抗冻性优于水泥改良土,经历长期冻融循环时则不及水泥改良土。强度损失方面,根据土凝岩改良土的强度损失速率的不同,将土凝岩改良土分为强度快速损失阶段和缓慢损失阶段。改良试样无侧限抗压强度与冻融循环次数之间有着很好的关联度,以此建立了一种新型固化剂改良土强度的预测方法,为土凝岩改良土在季节冻土区的应用提供理论依据。

为了研究冻融作用对木质素改良粉质黏土微观结构的影响,采用计算机图像提取与处理技术,对冻融前后的素土和木质素改良粉质黏土进行微观结构单元体、孔隙分布定性与定量分析,结果表明,木质素的掺入提升了粉质黏土的抗冻性。

依托吉舒高速公路工程,通过重复加载动态回弹模量试验、承载比试验和导热性试验,研究分析了粉质黏土在不同木质素掺配比例、养生时间及冻融循环条件下的力学性质。试验结果表明:随着木质素掺量的增加,木质素改良粉质黏土的回弹模量减小;冻融循环作用下木质素改良粉质黏土的回弹模量及CBR减小幅度较小,导热系数随着木质素掺量增加而减小。木质素掺入路基土,提高了其抗冻性,降低了导热性,推荐季冻区粉质黏土路基最佳木质素掺量为4%。

为掌握水泥改良土杯型冻土壁的解冻规律,以南京地铁10号线过江隧道盾构出洞水平冻结加固工程为例,对水泥改良土杯型冻土壁融化温度场进行了三维数值模拟,并研究了导热系数、比热容、相变潜热等因素变化对融化温度场的影响规律。结果表明:冻结水泥土解冻速度受初始温度影响较小,受冻土位置影响较大;解冻过程中,冻土壁外侧1 m处的非冻结土温度先降后升,冻土壁外侧3～7 m处土体温度始终呈下降趋势;随着导热系数减小、相变潜热增大、比热容增大,解冻时间延长;比热容对冻结水泥土解冻过程的影响主要体现在升温阶段,相变潜热主要影响冻土相变阶段,导热系数既影响升温阶段又影响相变阶段。