在季节性冻土区，气候因素引起的土体季节性冻融对桩基础的水平承载影响显著，在地震等水平荷载作用下桩基础极易发生断桩等脆性破坏。为消除或减弱季节性冻融对桩基的影响，文中采用抗冻融且高阻尼的橡胶-砂胶结材料置换桩周表层土体，改善桩基的水平承载特性；结合美国阿拉斯加地区某实际工程桩，对季节性冻土区进行温度场模拟，建立桩-土相互作用有限元模型，对比分析置换前后桩基础的受力与变形，并对置换范围进行优化，得到最佳置换宽度和置换深度分别为1.0d、6.0d(d为桩基直径)。

在青藏高原多年冻土区铁路建设中，由于高原山区地形地貌复杂，建设在斜坡中的桩基础不在少数，地基土经历冻融过程以后桩基常常发生倾斜，严重影响铁路运行安全。为揭示在地基冻胀影响下多年冻土区斜坡单桩的倾斜机理，基于传热学与弹性力学，建立桩体体系热力耦合计算模型并进行室内试验验证计算模型的合理性，考虑地基土原位冻胀、水分相变、大气变暖等因素，进行地基土冻胀影响下斜坡桩基力学特性模拟分析。研究表明：斜坡桩体在地基土冻胀过程受到不均匀水平冻胀力、产生水平位移以及桩体弯矩，且水平位移随着地基斜坡坡度增大而增大；因不均匀水平冻胀引起的桩体应力占总应力的46.3%,对桩体安全性以及工程寿命产生较大影响。进行受到斜坡地基土冻胀影响下单桩力学特性分析，揭示在地基冻胀影响下多年冻土区斜坡单桩的倾斜机理，对多年冻土区斜坡桩基设计及运营有一定的参考价值。

基于模拟软件TOUGH+HYDRATE对祁连山冻土区水合物藏的产气行为进行数值研究，采用五点水平井降压联合热盐水注入开采水合物藏，分析了储层关键物性参数的空间演化规律和产气产水以及能量效率等的变化规律。结果表明，生产前期热盐水的注入加快了产气速率。但后期热盐水可流经储层从生产井产出，限制了抑制剂在储层中的作用范围，使得水合物主要在降压和热刺激的作用下分解，产气速率也随之降低。此外，热盐水的注入可有效避免因二次水合物和冰的生成而抑制产气的现象。

近年来，季节性冻土区越冬基坑工程因水平冻胀引起的事故频发，但相关水平冻胀机理的研究成果较少。开展了北京市昌平区的越冬基坑现场监测，分析桩锚支护结构在不同补水和刚度条件下的地温变化、土体水分迁移、支护结构受力状态及支护结构水平位移的演化规律。研究结果表明：温度梯度引起土壤土水势变化，导致土体内部水分的竖向和侧向迁移，从而引起水平冻胀作用，诱发基坑支护桩的水平位移，增大支护结构中的锚杆拉力。此外，开放补水条件显著增强了水平冻胀作用，导致更大的冻胀力和冻胀变形，而刚度较大的支护结构对基坑的约束作用更强，能有效限制基坑水平冻胀变形。研究成果可为寒区工程支挡结构的设计和施工提供借鉴。

针对多年冻土区L型挡墙设计中水平冻胀力计算方法不完善的问题，基于利夫金地基模型及挡墙-土体之间的协同变形原理，分别建立了墙后有无换填土两种情况下的L型挡墙水平冻胀效应计算模型，利用叠加原理及有限差分法对所提出的计算模型进行了求解，并依托MATLAB自行编制了水-热-力耦合分析软件。结合工程实例，应用提出的L型挡墙水平冻胀效应计算方法得到的水平冻胀力值分别与现场实测值、修正土压力值、规范经验值及水-热-力耦合软件模拟值进行对比分析，结果表明：提出L型挡墙水平冻胀效应计算方法得到的水平冻胀力值与现场实测值及数值模拟值在大体趋势上吻合较好，修正土压力值、规范经验值低估了水平冻胀力对挡墙的作用；相比规范经验值及现场实测值，提出的L型挡墙水平冻胀效应计算方法得到的水平冻胀力沿墙高呈抛物线和梯形两种分布模式，更具有普遍性；通过多场耦合分析可知，所提出L型挡墙水平冻胀效应计算方法与水-热-力耦合方法得到冻胀力趋势相似，表明了计算方法的可行性，可为多年冻土区L型挡墙设计提供一定的理论支持和指导。

设计开展了不同温度和初始干密度工况下冻土桩基的水平承载特性试验,试验结果表明:相同温度下,桩基的桩顶位移随干密度的增大而逐渐减小,但是当温度为-0.5℃时,桩顶位移随干密度的增大而增大,相同干密度情况下,温度越高,桩顶位移越大,且破坏方式由脆性向塑性转变;荷载和温度越高,干密度越小时,桩身最大弯矩值越大,对桩身产生的弯矩影响范围也越大;采用等时荷载—位移曲线法得到了不同工况下桩基的临界水平承载力,并经拟合分析得到了冻土桩基在不同工况下的水平临界承载力经验公式,相关研究结果可为冻土地区桩基工程设计和施工提供借鉴。

提出了降低季节性冻土地区接地电阻的方法,该方法结合多年来所积累的工程经验和参考资料,并在不同季节性冻土地区设置方式的仿真计算和实例分析的基础上完成。降低季节性冻土地区接地电阻可以适当地加长垂直接地极的长度,使得垂直接地极至少深入到土壤电阻率较低的土壤层中2～3 m,对以后的工程设计工作有一定的指导作用。

高海拔地区的风电场在冬季容易形成冻土层,冻土层的土壤电阻率变大,不利于风电机组遭受短路故障时的散流。基于风电机组接地网等电位模型研究季节性冻土因素下风机接地电阻季节系数的影响因素及其影响规律,以及垂直接地极、接地网水平引外对接地电阻季节系数的改善作用。研究结果表明:当接地网位于冻土层时,接地电阻季节系数受土壤电阻率反射系数的影响较大,当接地网位于非冻土层时,接地电阻季节系数几乎不受反射系数的影响;当冻土层厚度小于接地网埋深时,各土壤电阻率反射系数下的接地电阻季节系数基本不变并趋近于1,当冻土层厚度超过地网埋深时,接地电阻季节系数出现跃变式增长,反射系数越小,季节系数跃变越大;当土壤电阻率反射系数较小时,敷设垂直接地极对接地电阻季节系数的改善作用明显,当反射系数较大,地网埋深低于冻土层厚度时,风机接地网通过水平引外互联能够达到良好的降阻效果。

为明确气候湿化背景下多年冻土活动层对降雨的水热响应机制,探讨了考虑降雨作用的不同土质地表能水平衡差异和活动层水热过程。基于土壤–地表–大气能量平衡的冻土水–汽–热耦合模型,以青藏高原北麓河地区2013年实测气象资料为模型驱动数据,定量分析了高原真实野外降雨条件下3种典型地表土质(砂土、亚砂土、粉质黏土)地表水分和能量平衡差异、活动层内部水分与能量输运分量变化过程和耦合机制。结果表明:随着土壤粒径增大,地表净辐射增大、蒸发潜热增大、感热通量减少、土壤热通量减小,不同土质地表蒸发潜热和地表感热通量差异最为显著,地表能量平衡差异在暖季较大、冷季较小;土壤粒径越大,水势梯度液态水和温度梯度水汽迁移越显著,但温度梯度水汽通量减小、水势梯度液态水通量增大;随着土壤粒径增大,土壤浅表层水分减少,25～75 cm水分略有增加;随着土壤粒径增大,土壤导热系数、降雨入渗对流传热和地表蒸发量增大、热传导通量减小,土体温度梯度降低,相同深度处土壤温度更高,活动层厚度增大,不利于多年冻土稳定。研究成果可为湿化背景下多年冻土的稳定性预测和保护提供参考。

以深季节冻土地区越冬深基坑为研究对象,采用物理模型试验方法,研究了深基坑在冻融过程中的冻胀力的变化特征.结果表明:深基坑在冻结过程中,冻结深度和冻胀力均随着时间的增加而增大,但不同深度处的水平冻胀力增长幅度差异明显.在冻结结束后的融化阶段,基坑底部的冻胀力仍保持增大趋势,而基坑上部的冻胀力先小幅的增大,随后缓慢的减小.基坑在冻结阶段中沿桩底部至顶部,冻胀力经历了减小-增大-减小的阶段,冻结过程中,基坑底部位置冻胀力急速增加,试验测得冻胀力达到了42kPa,对应基坑原型后为840kPa,远大于《冻土地区建筑地基基础设计规范》JGJ 118—2011中挡土墙水平冻胀力设计值,甚至达到现行规范给定设计土压力的4倍.