为了探究人工地层冻结（artificial ground freezing, AGF）多圈管冻结壁温度场分布与发展规律，以淮北青东煤矿东风井为工程背景，利用现场实测数据和COMSOL Multiphysics软件建立三维冻结温度场数值计算模型，分析了立井井筒所在土层在差异冻结技术下的冻结温度场时空演化规律。研究结果表明：在对比分析中三圈管相较两圈管冻结扩展速度较快，相同的冻结时间下，冻结壁平均温度要低0.73～3.32℃·d-1，有效厚度增加0.38 m；砂土层相同冻结时间的条件下冻结壁平均温度要比黏土层低0.94～1.50℃，有效厚度增加0.21 m。冻结井筒计算范围内，径向温度场呈现出圈管之间温度低，圈管两侧温度较高的“马鞍型”分布；在土体深度方向，不同土性的土层温度梯度较为明显，具体表现为三圈管以及细砂层位温度更低，30 d左右Ⅱ层土体（三圈管砂土层）降温速率达到最大，约为1.12℃·d-1，首先完成土体降温阶段进入冻结壁交圈和拓展阶段，此时其他土层仍处于土体降温阶段。“长短腿”冻结管布置形式既可以提高井筒开挖的时间，缩短工期；又可以防...
为了探究人工地层冻结（artificial ground freezing, AGF）多圈管冻结壁温度场分布与发展规律，以淮北青东煤矿东风井为工程背景，利用现场实测数据和COMSOL Multiphysics软件建立三维冻结温度场数值计算模型，分析了立井井筒所在土层在差异冻结技术下的冻结温度场时空演化规律。研究结果表明：在对比分析中三圈管相较两圈管冻结扩展速度较快，相同的冻结时间下，冻结壁平均温度要低0.73～3.32℃·d-1，有效厚度增加0.38 m；砂土层相同冻结时间的条件下冻结壁平均温度要比黏土层低0.94～1.50℃，有效厚度增加0.21 m。冻结井筒计算范围内，径向温度场呈现出圈管之间温度低，圈管两侧温度较高的“马鞍型”分布；在土体深度方向，不同土性的土层温度梯度较为明显，具体表现为三圈管以及细砂层位温度更低，30 d左右Ⅱ层土体（三圈管砂土层）降温速率达到最大，约为1.12℃·d-1，首先完成土体降温阶段进入冻结壁交圈和拓展阶段，此时其他土层仍处于土体降温阶段。“长短腿”冻结管布置形式既可以提高井筒开挖的时间，缩短工期；又可以防...
为研究多年冻土区铁路桥梁桥台冻胀倾斜病害的形成机理，并分析其变形规律，针对这一病害建立桥台-路基有限元模型，分析桥台后路基温度场特征及桥台冻胀倾斜规律。基于非饱和土渗流和热传导理论，联立冻土水热微分方程，并使用含冰量计算变形场从而实现水热力三场耦合。利用COMSOL软件建立三维桥台-路基水热力耦合模型，通过室内冻融试验验证该模型的有效性。最后以某多年冻土区铁路桥台为例，对桥台后路基未来30年间冻土上限、桥台冻胀倾斜展开研究分析。结果表明：在未来30年桥台后路基多年冻土上限呈现持续下降趋势，但桥台横截面冷空气的持续输入影响了路基不同位置处的冻土上限下降深度。在距离桥台4 m处路基多年冻土上限阳坡坡脚未来30年下降0.99 m、路基中心处下降0.92 m。在距桥台16 m处路基冻土上限阳坡坡脚未来30年下降1.6 m、路基中心下降1.81 m。在未来30年间，桥台后路基持续发生差异性水平冻胀，顶端累计水平位移155.6 mm、底端累计位移23.6 mm,桥台整体发生倾斜。
为研究多年冻土区铁路桥梁桥台冻胀倾斜病害的形成机理，并分析其变形规律，针对这一病害建立桥台-路基有限元模型，分析桥台后路基温度场特征及桥台冻胀倾斜规律。基于非饱和土渗流和热传导理论，联立冻土水热微分方程，并使用含冰量计算变形场从而实现水热力三场耦合。利用COMSOL软件建立三维桥台-路基水热力耦合模型，通过室内冻融试验验证该模型的有效性。最后以某多年冻土区铁路桥台为例，对桥台后路基未来30年间冻土上限、桥台冻胀倾斜展开研究分析。结果表明：在未来30年桥台后路基多年冻土上限呈现持续下降趋势，但桥台横截面冷空气的持续输入影响了路基不同位置处的冻土上限下降深度。在距离桥台4 m处路基多年冻土上限阳坡坡脚未来30年下降0.99 m、路基中心处下降0.92 m。在距桥台16 m处路基冻土上限阳坡坡脚未来30年下降1.6 m、路基中心下降1.81 m。在未来30年间，桥台后路基持续发生差异性水平冻胀，顶端累计水平位移155.6 mm、底端累计位移23.6 mm,桥台整体发生倾斜。
为研究多年冻土区铁路桥梁桥台冻胀倾斜病害的形成机理，并分析其变形规律，针对这一病害建立桥台-路基有限元模型，分析桥台后路基温度场特征及桥台冻胀倾斜规律。基于非饱和土渗流和热传导理论，联立冻土水热微分方程，并使用含冰量计算变形场从而实现水热力三场耦合。利用COMSOL软件建立三维桥台-路基水热力耦合模型，通过室内冻融试验验证该模型的有效性。最后以某多年冻土区铁路桥台为例，对桥台后路基未来30年间冻土上限、桥台冻胀倾斜展开研究分析。结果表明：在未来30年桥台后路基多年冻土上限呈现持续下降趋势，但桥台横截面冷空气的持续输入影响了路基不同位置处的冻土上限下降深度。在距离桥台4 m处路基多年冻土上限阳坡坡脚未来30年下降0.99 m、路基中心处下降0.92 m。在距桥台16 m处路基冻土上限阳坡坡脚未来30年下降1.6 m、路基中心下降1.81 m。在未来30年间，桥台后路基持续发生差异性水平冻胀，顶端累计水平位移155.6 mm、底端累计位移23.6 mm,桥台整体发生倾斜。
为研究多年冻土区铁路桥梁桥台冻胀倾斜病害的形成机理，并分析其变形规律，针对这一病害建立桥台-路基有限元模型，分析桥台后路基温度场特征及桥台冻胀倾斜规律。基于非饱和土渗流和热传导理论，联立冻土水热微分方程，并使用含冰量计算变形场从而实现水热力三场耦合。利用COMSOL软件建立三维桥台-路基水热力耦合模型，通过室内冻融试验验证该模型的有效性。最后以某多年冻土区铁路桥台为例，对桥台后路基未来30年间冻土上限、桥台冻胀倾斜展开研究分析。结果表明：在未来30年桥台后路基多年冻土上限呈现持续下降趋势，但桥台横截面冷空气的持续输入影响了路基不同位置处的冻土上限下降深度。在距离桥台4 m处路基多年冻土上限阳坡坡脚未来30年下降0.99 m、路基中心处下降0.92 m。在距桥台16 m处路基冻土上限阳坡坡脚未来30年下降1.6 m、路基中心下降1.81 m。在未来30年间，桥台后路基持续发生差异性水平冻胀，顶端累计水平位移155.6 mm、底端累计位移23.6 mm,桥台整体发生倾斜。
为研究多年冻土区铁路桥梁桥台冻胀倾斜病害的形成机理，并分析其变形规律，针对这一病害建立桥台-路基有限元模型，分析桥台后路基温度场特征及桥台冻胀倾斜规律。基于非饱和土渗流和热传导理论，联立冻土水热微分方程，并使用含冰量计算变形场从而实现水热力三场耦合。利用COMSOL软件建立三维桥台-路基水热力耦合模型，通过室内冻融试验验证该模型的有效性。最后以某多年冻土区铁路桥台为例，对桥台后路基未来30年间冻土上限、桥台冻胀倾斜展开研究分析。结果表明：在未来30年桥台后路基多年冻土上限呈现持续下降趋势，但桥台横截面冷空气的持续输入影响了路基不同位置处的冻土上限下降深度。在距离桥台4 m处路基多年冻土上限阳坡坡脚未来30年下降0.99 m、路基中心处下降0.92 m。在距桥台16 m处路基冻土上限阳坡坡脚未来30年下降1.6 m、路基中心下降1.81 m。在未来30年间，桥台后路基持续发生差异性水平冻胀，顶端累计水平位移155.6 mm、底端累计位移23.6 mm,桥台整体发生倾斜。
在我国东北、内蒙古、西藏和青海等严寒地区，发展轨道交通事业，必然遇到纤维混凝土在寒冷地区地铁车站结构中的应用问题。为此，采用数值计算分析方法，建立了纤维混凝土数值计算本构模型，实现纤维混凝土力学性能的数值计算模拟，开展了纤维混凝土在地铁车站结构中的应用性分析，主要研究结论如下：（1）聚丙烯纤维的抗压性强于聚乙烯醇纤维，玄武岩纤维的抗冻性最差；随着纤维含量的增加，抗压强度逐渐降低；（2）纤维材料可以提高混凝土的力学性能，增强寒冷地区地下工程结构的稳定性。
在我国东北、内蒙古、西藏和青海等严寒地区，发展轨道交通事业，必然遇到纤维混凝土在寒冷地区地铁车站结构中的应用问题。为此，采用数值计算分析方法，建立了纤维混凝土数值计算本构模型，实现纤维混凝土力学性能的数值计算模拟，开展了纤维混凝土在地铁车站结构中的应用性分析，主要研究结论如下：（1）聚丙烯纤维的抗压性强于聚乙烯醇纤维，玄武岩纤维的抗冻性最差；随着纤维含量的增加，抗压强度逐渐降低；（2）纤维材料可以提高混凝土的力学性能，增强寒冷地区地下工程结构的稳定性。
针对寒区铁路路基冻胀整治难题，以我国一寒区铁路路桥过渡段冻害整治工点为依托，介绍了一种可在运营条件下实施的路基微型盾构置换方法。基于数值计算软件建立了环境-路基-盾构置换层-地基的多层结构水热力耦合模型，采用数值计算方法分析路基内部水分场、温度场、冻胀变形场的影响机理及演化规律，验证了盾构置换层所起冷屏障层、水分阻滞层、零冻胀填料夹层等预期效应。综合现场测试和计算结果分析，论证了微型盾构置换方法用于路基冻害整治的有效性与实用性。