为了研究季节性温度边界条件对冻土路基融化固结特性的影响，对三维非线性大变形融化固结理论进行修正，引入季节性温度边界条件，并采用摩尔库伦准则描述土体融化后进入塑性阶段的沉降变形，建立了能够考虑季节性温度边界条件影响的三维非线性塑性融化固结理论。在此基础上，采用FLAC3D软件对所建理论模型进行数值化，并以青藏公路某段高含冰量路基为例，分析了其在季节性温度边界条件下的融化固结规律，最后结合实测数据验证了所建理论模型的有效性。研究结果表明，冻土路基的沉降变形随着地表温度的季节性变化而呈现出周期性的变化规律，这是季节性温度边界条件下冻土路基融化固结规律的最显著特征。通过对固结过程中孔隙水压力分布的研究发现，路基浅层融化区域内的孔隙水在运营初期已经消散，而在之后长时间的运营过程中，冻土路基融沉的持续发展主要是由于融化锋面处新融化的孔隙水的消散。

以小纪汗煤矿小苏计井筒检查孔为研究对象,在安徽理工大学冻土实验室内进行试验,根据冻土的单轴抗压强度试验、单轴蠕变试验及其数据分析得到冻土本构关系曲线以及蠕变曲线规律,这对陕北地区矿井井筒的冻结法的设计和施工具有指导意义。

研究通过系统的霍普金森压杆实验,分析了冻土冲击动态应力-应变曲线的特征,验证了冻土的应变汇聚现象,揭示了产生这一现象的原因。研究发现应变率、实验冻结温度和初始含水量等参数对应力-应变曲线均有影响,而应变汇聚现象产生的首要条件是具有相同的加载应变率,与温度和初始含水量等参数无关。同时,冻土的动态裂纹损伤类型和裂纹损伤演化方式能够直接影响汇聚现象中应力-应变曲线的形状,温度损伤现象是冻土特有的动态力学性能和应变汇聚现象产生的重要原因。此外,霍普金森压杆实验特殊的冲击动态加载方式和实验基本假设产生了特定的加载历程,实验加载条件决定了应变汇聚现象的汇聚点位置。因此,应变汇聚现象反映了冲击动态加载条件下冻土特有的力学性能,是冻土固有性质和实验手段共同作用的结果。

以大型有限元分析软件ANSYS为平台,建立桩-冻土体相互作用的有限元模型,结合工程实例对多年冻土地区灌注桩基础在横向荷载作用下的位移和应力进行分析,并在此基础上分析桩径、冻土温度对其横向承载力的影响。

介绍了有限元分析软件中混凝土和冻土的本构关系,说明在ANSYS中分析桩和冻土的建模、求解及后处理的过程。对ANSYS模型中的网格划分的密度进行初步探讨,最后以实例说明ANSYS中后处理模块的应用,为以后做桩与冻土的有限元分析提供参考。

根据有限变形理论,给出了冻土三轴蠕变实验数据处理时所需Green应变和Kirchhoff应力的计算公式,并根据冻土三轴蠕变实验结果给出冻土的有限变形本构关系及其蠕变参数。通过对冻土的实验数据对比分析可知:在相同试验条件下,应变较小时,小应变ε1 和Green应变Ez的数值几乎相等,随着应变的增加,两种表征方式的计算结果差别越来越大,可见对于冻土如果不考虑试件变形前后长度的变化,计算得出的应变偏离实际变形情况较大,因此冻土材料的本构关系采用有限变形表征更确切。根据冻土的有限变形本构关系计算得到的冻结壁内侧最大径向位移更接近实测结果,因此冻结壁设计计算依据冻土的有限变形本构关系更为合理。对今后冻结工程的设计具有参考价值。

论述了冻土力学的研究历史、研究现状、已经取得的研究成果及应用现代数学和综合力学理论与技术解决冻土这类多相介质力学研究中存在的难题 .分析指出 ,仅仅有大量的实验还不足 ,还需进一步揭示出冻土的基本性质 ,特别是建立其最本质的力学性质及力学模型