全球气候变暖导致多年冻土层温度升高，进而显著改变桩周土体的物理和力学性质，这对铁路桥梁桩基础的竖向承载特性产生了深远影响。为量化分析多年冻土层对既有铁路桥梁桩基础竖向承载特性的影响，以青藏铁路桥梁广泛使用的高承台桩基础为研究对象，通过室内缩尺模型试验对比研究了竖向荷载作用下非冻土（对比组）与多年冻土（多年冻土层厚度为140 cm）条件下桩基础承载性能及桩周土体的破坏特征。试验结果表明：在非冻土条件下，桩周土体表面出现近似矩形的闭合裂缝，且从矩形四角向外延伸，0.5倍桩径以内的土体出现明显沉陷，土体表面仅有一条主裂缝；当有多年冻土层存在时，桩周土体虽然出现未闭合近似矩形裂缝，但表层土未发生明显沉降。此外，多年冻土层的存在显著提高了桩基础竖向极限承载力，多年冻土条件下桩基础的极限承载力约为非冻土条件下的4.5倍。分析发现，桩基础承载力的提升主要源于多年冻土层中桩侧摩阻力的显著增加，多年冻土层存在时最大桩侧摩阻力约为非冻土条件下的7.1倍。相对而言，多年冻土层对桩基础端承力的影响并不明显，多年冻土条件下桩基础最大端承力相较于非冻土条件提高了8.8%。因此，多年冻土区既有铁路桥梁桩基础承载性能...
在冻融循环过程中，环境温度的变化对路基土体的物理力学特性及路基的水热过程影响显著，反复的冻胀与融沉作用严重削弱了路基的承载能力、变形协调性及长期服役性能。基于此，本研究建立了粉质黏土路基（对比路基）和地聚物-剑麻纤维协同固化土路基（措施路基）断面，探究了冻融循环作用下两种路基温度、水分、热通量以及变形变化过程，评估了地聚物-剑麻纤维协同固化土路基的冻胀防治效果。试验结果表明：随着冻融循环次数的增加，路基低温区域从顶部逐渐向下部扩展，高温区域逐渐缩减。路基表面热交换迅速，受环境温度变化的影响也更明显。粉质黏土路基的残余体积未冻水含量高于地聚物-剑麻纤维协同固化土路基。此外，地聚物-剑麻纤维固化土路基的净变形变化小于粉质黏土路基，随着冻融循环次数的增加位移的变化逐渐趋于稳定。研究结果可为提升寒区路基的抗冻害能力、长期稳定性和服役性能提供科学依据。
全球气候变暖导致多年冻土层温度升高，进而显著改变桩周土体的物理和力学性质，这对铁路桥梁桩基础的竖向承载特性产生了深远影响。为量化分析多年冻土层对既有铁路桥梁桩基础竖向承载特性的影响，以青藏铁路桥梁广泛使用的高承台桩基础为研究对象，通过室内缩尺模型试验对比研究了竖向荷载作用下非冻土（对比组）与多年冻土（多年冻土层厚度为140 cm）条件下桩基础承载性能及桩周土体的破坏特征。试验结果表明：在非冻土条件下，桩周土体表面出现近似矩形的闭合裂缝，且从矩形四角向外延伸，0.5倍桩径以内的土体出现明显沉陷，土体表面仅有一条主裂缝；当有多年冻土层存在时，桩周土体虽然出现未闭合近似矩形裂缝，但表层土未发生明显沉降。此外，多年冻土层的存在显著提高了桩基础竖向极限承载力，多年冻土条件下桩基础的极限承载力约为非冻土条件下的4.5倍。分析发现，桩基础承载力的提升主要源于多年冻土层中桩侧摩阻力的显著增加，多年冻土层存在时最大桩侧摩阻力约为非冻土条件下的7.1倍。相对而言，多年冻土层对桩基础端承力的影响并不明显，多年冻土条件下桩基础最大端承力相较于非冻土条件提高了8.8%。因此，多年冻土区既有铁路桥梁桩基础承载性能...
通过室内试验设置5种积雪处理（对照组CK为无积雪覆盖；B为大粒径雪层；BL为大粒径覆盖在小粒径雪层上；LB为小粒径覆盖在大粒径雪层上；L为小粒径雪层），探究融化期冻融循环下雪层结构差异对土壤物理特性的影响。结果表明：不同结构的积雪完全融化时间接近，CK处理受冻融循环的影响最大，有无积雪覆盖下土壤温湿度差异显著。试验中期，覆雪处理间土壤容重、团聚体稳定性接近；试验结束，B、BL处理土壤容重、团聚体稳定性，显著高于L、LB处理。B、BL处理蒸发量较高、出流时间较晚、出流量较小，但泥沙比、融雪侵蚀参数高于L、LB处理。而L、LB处理的融雪水利用率较低，融雪侵蚀参数也较低。L、LB处理有利于融雪水出流、土壤解冻，可减少土壤侵蚀，适宜实际农业生产。
为研究季节性冻土区扩底桩锚固特性,采用决定系数对水-热-力耦合模型的合理性进行评价,对比分析单向冻结条件下扩底桩和直桩的冻拔变形、切向冻胀力、锚固力和锚固因子.结果表明,模型计算得到的冻拔量及冻结深度规律与试验数据基本一致,验证了模型的正确性和可靠性.冻结过程中,扩大头所产生的最大锚固力较直桩相同部位所产生的最大摩阻力提升140%.为衡量扩底桩锚固性能,将扩大头的锚固力与切向冻胀力的比值定义为抗冻拔锚固因子,扩底桩锚固因子随冻结深度的变化规律近似于指数分布,直桩锚固因子呈线性变化.
为了研究冻结过程中，初始干密度、初始含水率对冻土强度和刚度的影响，在-10℃的条件下，对不同初始干密度、初始含水率的冻土试样进行声波测试，观察冻结过程中纵波波速的变化。试验结果表明，黏质粉土在冻结过程分为三个阶段，分别为缓慢上升阶段、快速爬升阶段以及稳定阶段，冻结能显著提高试样的纵波波速；随着初始含水率的增加，试样的峰值波速逐渐增加，冻结过程中波速上升速度逐渐加快；初始干密度越大，试样的密实程度越高，冻结时的峰值波速也越大，但波速上升速度几乎相同。
基于静钻根植桩结构特点，利用ABAQUS建立三维有限元模型，开展静钻根植桩在冻土区的桩基承载特性数值模拟研究，分析竖向荷载下桩基荷载传递机理，讨论桩周冻土温度、桩周水泥土厚度和水泥土黏聚力对竖向承载特性的影响。结果表明，水泥土外壳是桩基承载力的关键，其竖向应力变化复杂；水泥土扩大头底部竖向应力较顶部增大了43%左右；竹节上下部位会发生应力突变，水泥土外壳竹节凹陷处下部较上部应力平均增大27.5%。桩周冻土常温与负温条件下桩基承载特性具有一定差异；桩周水泥土厚度应介于100 mm到0.5倍预制芯桩桩径之间；水泥土黏聚力在300 MPa左右对桩基承载力最有利。
为解决寒区衬砌冻胀问题,依托新疆某水电站引水隧洞工程,建立冻结圈整体冻胀模型,分析衬砌冻结深度和冻胀应力的变化规律。结果表明：在长时间的低温环境下,孔隙水会在冻结过程中发生相变,导致围岩的冻结区域扩大,从而使冻结深度增加。在冻结作用影响下,围岩的位移发生了显著的增大,尤其是在拱腰和拱顶部位,位移幅度更为显著。其中水平位移增大了12.38倍,竖向位移增大了10.8倍,拱顶处的竖向位移增大了5.94倍,拱底处的竖向位移增大了2.11倍。隧洞断面围岩的最大和最小主应力均呈现出空间分布特征,隧洞围岩的应力分布发生了显著变化,拱底区域的应力变化也相对较大,而拱腰区域经历了最大的应力波动。同时结合相关工程经验,提出寒区引水隧洞衬砌冻胀特性冻胀防治措施,能够为寒区引水隧洞的建设和运营提供更加可靠的保障。
季冻区条件下的膨胀土边坡因土体自身“遇水膨胀、失水收缩”特性，且受高寒地区环境威胁，渠道边坡极易发生表面开裂、滑塌等破坏现象。本文选取黑龙江省内典型膨胀土渠道，采用室内试验的方法，探究膨胀土的基本物理特性及膨胀性，揭示封闭系统下土体的冻胀变形规律，厘清含水率与冻胀率之间的关系。结果表明：该地区膨胀土为弱膨胀土，封闭系统下不同含水率的土样冻胀量随着含水率的增大不断升高，最大冻胀率为5.86%。本文研究成果可为膨胀土边坡稳定性治理提供一定参考。
由于周期性的冻融循环作用，中国西北黄土区路基工程极易发生冻融病害，常用的解决方法是用改良黄土作为路基填料。目前工业废弃物改性不良路基土已成为工程地基改良处理的新趋向，鉴于西北地区煤气化渣堆存量巨大且资源化利用率低，尝试用煤气化粗渣改良季节冻土区黄土，以素黄土与单掺石灰改良黄土作为对比试验组，通过室内冻融循环试验、电镜扫描、CT扫描试验来探究在冻融循环条件下煤气化粗渣改良黄土的冻融特性及其微观机理，为季节冻土区黄土路基工程稳定性及煤气化渣资源化利用提出一些新的思考。试验结果表明：（1）经历1次与2次冻融循环后，单掺15%煤气化粗渣试验组的冻胀率为0.02%与0.29%，融沉系数为0%与0.05%，素黄土、单掺4%石灰试验组的冻胀率分别为0.43%与0.63%、0.38%与0.42%，融沉系数分别为0.26%与0.22%、0%与0.13%，但在经历3次冻融循环后，单掺15%煤气化粗渣试验组的冻胀率和融沉系数开始增大，5次冻融循环周期内的平均冻胀率和融沉系数分别为0.38%与0.17%，已接近甚至大于素黄土与单掺4%石灰试验组的数值。在前两次冻融循环周期内，平均冻胀率和融沉系数较素黄土组分别...
