冻土水热耦合问题因其控制方程的强耦合特性，使得相应的数值计算存在一定挑战，进而影响其在工程实践中的应用。根据能量守恒、质量守恒原理及土体冻结曲线，给出了考虑相变效应的冻土水热耦合理论模型，而后数学推导得到解耦的理论模型方程以便优化数值求解。基于COMSOL平台二次开发实现了冻土水热耦合过程的数值建模。使用兰新客运专线路基的实测数据进行数值计算的验证，并在拟合的地表边界条件下开展了该冻土路基水热耦合的数值分析。分析表明：（1）不同深度观测点对应的温度和含水率数值解与实测值具有较好的一致性，从而验证了所解耦的冻土水热耦合理论模型的可靠性。（2）土层对温度和含水率周期性变化时的幅值均有“削峰”作用，且不同深度观测点的温度和含水率正弦变化曲线均有一定的相位滞后现象。其中，温度幅值削峰和相位滞后是热传导过程的能量耗散引起，而含水率曲线的类似现象则可能是冰水相变改变土层渗透性的缘故。（3）近地表附近温度等值线较密，而远地表土层中温度等值线较疏，表明路基表层更易受外界温度波动影响。夏季时温度自上而下逐渐降低，而冬季时温度自上而下逐渐升高。（4）路基断面中含水率随着深度的增加而增大，约在含水泥粗粒土材...

东北某越冬深基坑工程，由于季节性温度变化，桩后土体内温度重新分布呈现较明显的温度梯度变化规律。基坑冻深与温度和持续时间有关，当温度30 d降至-11℃时冻深约为1 m，而当温度45 d降至-22℃时，冻深约为2 m与当地标准冻深基本一致。支护桩身位移受冻土压力影响变化明显，最大位移由冻前桩身位置变化为冻后桩顶位置，位移超过了规范允许限值，现场及时采取了保温防冻措施，控制了位移发展。此外，由于冻融后土体强度的衰减，土压力有了显著的提高，通过现场监测数据和数值分析结果对比，掌握了基坑桩身位移随温度变化的发展规律，为基坑的安全越冬提供了充分的理论依据。

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。

季节性冻土区占据中国超过一半的国土面积，冻融作用会显著改变土壤性质与包气带水、热传输过程，并且由于温度与气态水对土壤水分运移影响显著，开展水汽热耦合研究对于探究季节性冻土区土壤水循环过程十分关键。该研究综述了包气带水汽热耦合运移理论的提出与发展历程，阐明了季节性冻融作用对水汽热耦合运移研究中水力参数及水分相态转化过程的影响，探讨了水汽热耦合模型适用性，总结了温度梯度驱动下气态水运移规律及其重要性，并对该领域尚需加强研究的方向提出建议：1）聚焦“土壤-植被-大气”系统水循环过程，构建适用于季节性冻土区的包气带水汽热-植被耦合模型，探究土壤水资源生态效应，为植被恢复与生态系统稳定提供理论指导；2）在寒旱区工程建设中考虑气态水的影响，明确覆盖层下水汽运移机理，对建设过程中由水汽运移引起的工程病害提出具体防治措施。通过本研究梳理归纳以期为深化包气带水汽热耦合运移理论以及解决季节性冻土区相关实际问题提供科学依据与参考。

多年冻土区建筑物地基热侵蚀主要表现为对多年冻土的热侵蚀，从而造成房屋裂缝、倾斜甚至墙倒屋塌等病害现象。本文选取了多年冻土区有、无保温板的条形基础为研究对象，通过数值计算分别分析了两种情况下地基的温度场和位移场分布规律，并进行了对比分析研究。研究结果表明：在气候变暖背景下，条形基础地温随时间呈递增趋势，从而导致地下冰持续融化，降低了地基的热稳定性。室内采暖对其下地层温度的影响非常显著，使地层全年处于吸热状态，导致土体的含冰量持续减少，从而降低地基承载力，最终引起地基的不均匀沉降，进而使其结构产生开裂。采暖场景下建筑物采用条形保温基础可以有效的延缓多年冻土融化，如第40年室内无保温板时最大沉降量为388mm，设有保温板时最大沉降量为253mm，减小了约34.5%。由此可知，在多年冻土区加强在建筑物基础下采取保温隔热措施，保护冻土的稳定性对建筑物的使用寿命尤为重要。

季节冻融作用诱发滑坡的机制一直缺少定量化的研究结果，这源于缺少相应的理论模型。为了重构滑坡的变形过程并分析其变形机制，首次基于热力学理论，建立了季节冻土水分、温度和变形相互耦合的数值模型，阐述了水分变化对变形的作用机制。该模型的优点是能够体现冻土边坡中冻融作用引发的水分迁移过程和水分不均匀分布状况，并从水分对土体强度影响的角度来分析边坡稳定性。以2020年8月11日甘肃陇南市白冯村发生的大型滑坡为例，利用该数值模型计算了该滑坡处置前后边坡的水热和变形过程，并对其变形机制和稳定性进行了分析。结果表明，冷季水分向冻结锋面迁移并冻结成冰，暖季活动层内冻土融化导致液态水含量增加，从而使冰透镜体所在位置变成了潜在滑移面。在外部荷载(暴雨等)作用下，滑体会沿着该滑移面产生滑动，这便是季节冻土区边坡中的水分迁移过程及其对滑体滑动的作用机制。此外，案例分析表明，滑坡处理前边坡最大垂直变形和最大水平变形分别为72.41 cm和68.57 cm。设置抗滑桩后，边坡达到稳定状态时的最大垂直变形和最大水平变形分别为2.60 cm和2.72 cm,稳定性显著提升。而且，滞水层高度的提升导致边坡垂直和水平变形0-...

在寒区公路路基边坡坡度的设计中，在考虑路基土的力学特性之前，首先应该考虑的因素是保护冻土，保证冻土的上限不下移或者保证冻土上限下移至可以允许的范围。针对相同高度路堤在不同坡度时，对冻土上限的变化进行了数值分析，得到冻土上限随路堤边坡坡度变化的一般规律。

为明确在地质、环境、气候及施工开挖等因素共同影响下的洞口段热融规律,进一步完善寒区公路隧道洞口段边仰坡热融稳定性防治技术,依托青海省境内共玉(共和—玉树)高速公路姜路岭隧道,通过现场监测、数值模拟及理论分析,对洞口段洞内地温响应过程及变化规律进行深入研究,根据温度场的模拟计算结果,分析影响边仰坡及隧道内热融范围的主要因素,并判断控制温度场的方法。结果表明:坡面浅埋土体地层中的温度变化相对地表有着一定的滞后性,这种滞后性与深度成正比;太阳辐射对依托工程洞口段边坡热融的影响较大,即使是阴坡面也极有必要施做一定的遮阳措施来减小冻土热融;洞内围岩融化圈在施做二次衬砌之前增长和发育的速度较快,在施做一次衬砌前,围岩热融圈也已形成较大的规模,这对于还未受到强支护的洞室稳定性十分不利,应当注重二次衬砌施做前的洞内保温措施;施工开挖阶段坡面热融对洞内围岩热融的影响随着隧道埋深的增长迅速减小,应当注意对埋深特浅断面的拱顶围岩热融范围的影响,特别是对大范围热融贯通现象的防范。

为了研究在列车荷载作用下季节性冻土区桥墩和周围不同场地的振动特性,选取哈大高速铁路沿线桥墩及周围场地进行现场振动测试,利用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)法和相关性分析方法对测试数据进行了滤波处理,并从时域和频域对振动信号进行分析。建立桥墩-桩基-周围场地有限元模型分析了桥墩右侧堆积填土的弹性模量和几何参数变化对振动传播的影响。研究结果表明:在列车荷载作用下桥墩与周围场地的振动特性明显不同,场地对振动有放大作用;桥墩和周围场地的振动频率集中在10～80 Hz,主频在35 Hz左右,这与列车轴重作用的频率一致;桥墩右侧堆积填土使其两侧的振动传播特性不同,堆积填土侧的振动加速度峰值大于未填土侧,堆积填土的弹性模量和几何参数变化使得地面不同位置的振动强度明显不同。

为了分析片块石路基的尺度效应问题,通过数值手段,计算相同条件下窄幅和宽幅路基的片块石层对流强度和冻土地温。研究结果表明:相比于窄幅路基,宽幅片块石路基的最大对流风速降低了34%,冻土上限下降了1.08 m,冻土年平均地温升高了0.90℃。因此,对片块石路基的尺度效应问题不容忽视,表现在工程应用上,不能简单地将片块石路基直接应用于多年冻土区高速公路宽幅路基,应采取结构优化设计,或与其他结构组成复合路基结构。