对高原地区某工程的弧形大跨结构屋面的积雪分布规律进行了研究。采用FLUENT软件中的Mixture多相流模型建立风雪两相流场模型，分别采用标准k-w、SST k-w和k-kl-w湍流模型对立方体周围积雪分布规律开展了数值分析，通过与试验结果的对比分析验证了模型计算结果的准确性。进而详细研究了风速和风向角对弧形大跨结构屋面积雪分布的影响。结果表明：风向角主要影响弧形大跨结构屋面不同分区的积雪分布系数出现最大值和最小值的区域；0°和180°风向角最不利；位于屋面中部且高度相对较低的B2和B3区域积雪受风力侵蚀较少，屋面积雪分布系数较大；5m/s风速为该弧形大跨结构屋面积雪分布的最不利风速，远离来流方向且屋面有凸起的区域积雪沉积量较大；5m/s～13.5m/s风速范围内，屋面积雪分布系数随风速的增大不断减小；当风速增大至7m/s时，各分区的屋面积雪分布系数均小于1;提出了弧形大跨结构分区的屋面积雪分布系数，为相关工程设计提供参考。

对高原地区某工程的弧形大跨结构屋面的积雪分布规律进行了研究。采用FLUENT软件中的Mixture多相流模型建立风雪两相流场模型，分别采用标准k-w、SST k-w和k-kl-w湍流模型对立方体周围积雪分布规律开展了数值分析，通过与试验结果的对比分析验证了模型计算结果的准确性。进而详细研究了风速和风向角对弧形大跨结构屋面积雪分布的影响。结果表明：风向角主要影响弧形大跨结构屋面不同分区的积雪分布系数出现最大值和最小值的区域；0°和180°风向角最不利；位于屋面中部且高度相对较低的B2和B3区域积雪受风力侵蚀较少，屋面积雪分布系数较大；5m/s风速为该弧形大跨结构屋面积雪分布的最不利风速，远离来流方向且屋面有凸起的区域积雪沉积量较大；5m/s～13.5m/s风速范围内，屋面积雪分布系数随风速的增大不断减小；当风速增大至7m/s时，各分区的屋面积雪分布系数均小于1;提出了弧形大跨结构分区的屋面积雪分布系数，为相关工程设计提供参考。

对高原地区某工程的弧形大跨结构屋面的积雪分布规律进行了研究。采用FLUENT软件中的Mixture多相流模型建立风雪两相流场模型，分别采用标准k-w、SST k-w和k-kl-w湍流模型对立方体周围积雪分布规律开展了数值分析，通过与试验结果的对比分析验证了模型计算结果的准确性。进而详细研究了风速和风向角对弧形大跨结构屋面积雪分布的影响。结果表明：风向角主要影响弧形大跨结构屋面不同分区的积雪分布系数出现最大值和最小值的区域；0°和180°风向角最不利；位于屋面中部且高度相对较低的B2和B3区域积雪受风力侵蚀较少，屋面积雪分布系数较大；5m/s风速为该弧形大跨结构屋面积雪分布的最不利风速，远离来流方向且屋面有凸起的区域积雪沉积量较大；5m/s～13.5m/s风速范围内，屋面积雪分布系数随风速的增大不断减小；当风速增大至7m/s时，各分区的屋面积雪分布系数均小于1;提出了弧形大跨结构分区的屋面积雪分布系数，为相关工程设计提供参考。

冻土水热耦合问题的控制方程具有强耦合特性，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。使用兰州—乌鲁木齐（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，...

冻土水热耦合问题的控制方程具有强耦合特性，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。使用兰州—乌鲁木齐（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，...

针对城市长距离大断面地下空间冻结工程的冻胀特性问题，依托上海地铁18号线国权路站双线隧道下穿既有车站冻结工程，基于热力耦合方程，利用有限元软件建立三维数值模型，结合室内试验所得物理参数，研究该工程的冻胀位移场演化规律，并探究错峰冻结、调整盐水温度等措施对冻胀位移场的影响规律。在本试验条件下，研究结果表明：(1)冻胀引起的车站底板变形主要发生于积极冻结期；双线隧道同时冻结模式下，冻结45 d时车站底板竖向位移量达到冻结90 d时竖向位移量的77.72%。(2)冻结90 d时，错峰冻结工况下车站底板竖向位移量较双线隧道同时冻结时减小了7.7%，表明错峰冻结避免了同一时间段内的冻胀叠加效应，一定程度上降低冻胀效应。(3)冻结90 d时，调整盐水温度工况下车站底板竖向位移量较温度调控前减小34.2%；表明调整盐水温度可控制冻土扩展速率，有效降低冻胀效应。实际工程中，采用错峰冻结、调整盐水温度等措施协同控制冻胀，车站底板最大竖向位移为25.41 mm；数值模拟所得车站底板抬升规律与实测数据基本一致，有效指导了工程施工。

针对城市长距离大断面地下空间冻结工程的冻胀特性问题，依托上海地铁18号线国权路站双线隧道下穿既有车站冻结工程，基于热力耦合方程，利用有限元软件建立三维数值模型，结合室内试验所得物理参数，研究该工程的冻胀位移场演化规律，并探究错峰冻结、调整盐水温度等措施对冻胀位移场的影响规律。在本试验条件下，研究结果表明：(1)冻胀引起的车站底板变形主要发生于积极冻结期；双线隧道同时冻结模式下，冻结45 d时车站底板竖向位移量达到冻结90 d时竖向位移量的77.72%。(2)冻结90 d时，错峰冻结工况下车站底板竖向位移量较双线隧道同时冻结时减小了7.7%，表明错峰冻结避免了同一时间段内的冻胀叠加效应，一定程度上降低冻胀效应。(3)冻结90 d时，调整盐水温度工况下车站底板竖向位移量较温度调控前减小34.2%；表明调整盐水温度可控制冻土扩展速率，有效降低冻胀效应。实际工程中，采用错峰冻结、调整盐水温度等措施协同控制冻胀，车站底板最大竖向位移为25.41 mm；数值模拟所得车站底板抬升规律与实测数据基本一致，有效指导了工程施工。

在水平冻结施工过程中，冻胀引起的土体变形对既有隧道、地下管线、周围建筑物等都将产生不利影响。以北京地铁27号线二期(昌平线南延)学院桥站～西土城站区间联络通道冻结法施工为背景，采用COMSOL进行数值模拟，通过热力耦合计算对地铁联络通道施工过程中的冻结温度场发展变化、冻胀引起侧向地层位移变化等进行数值分析，并与现场实测数据对比得到侧向冻胀变形规律的得出联络通道冻胀位移分布的关键区域为通道中部，位移曲线显示中央突起量最大。垂直方向与水平方向冻胀位移变化相似，但水平冻胀位移峰值比垂直方向位移略小，侧向冻胀侧压力不明显，但在联络通道施工时，仍需要注意侧向地层的变化。联络通道关键位置的冻胀特性及验证冻胀模型有一定价值，可为今后联络通道水平冻结施工侧向冻胀变形提供参考。

在水平冻结施工过程中，冻胀引起的土体变形对既有隧道、地下管线、周围建筑物等都将产生不利影响。以北京地铁27号线二期(昌平线南延)学院桥站～西土城站区间联络通道冻结法施工为背景，采用COMSOL进行数值模拟，通过热力耦合计算对地铁联络通道施工过程中的冻结温度场发展变化、冻胀引起侧向地层位移变化等进行数值分析，并与现场实测数据对比得到侧向冻胀变形规律的得出联络通道冻胀位移分布的关键区域为通道中部，位移曲线显示中央突起量最大。垂直方向与水平方向冻胀位移变化相似，但水平冻胀位移峰值比垂直方向位移略小，侧向冻胀侧压力不明显，但在联络通道施工时，仍需要注意侧向地层的变化。联络通道关键位置的冻胀特性及验证冻胀模型有一定价值，可为今后联络通道水平冻结施工侧向冻胀变形提供参考。

京新高速公路(G7)新疆段自2021年6月30日建成开通运营至今已经历两个冬季，部分低填浅挖路段受风吹雪灾害影响较大，这与设计期间的认识有所不同，因此需要优化和改进防风雪措施。本文基于远程监测、现场调研、模型试验和数值模拟等研究方法，对在高速公路低填浅挖路基段设置积雪平台的防风雪机理和设计参数进行分析，进而对积雪平台防治风吹雪效果进行评价。结果表明：积雪平台的坡率和深度对高速公路路面积雪分布均有较大影响，积雪平台深度对储雪量影响更强，结合工程实际条件及分析结果提出将现有积雪平台加深0.5～1.0 m的工程建议。