利用232组试验数据，运用粒度熵理论定量描述土体的颗粒含量变化规律，研究土质、细颗粒含量、颗粒特征参数、压实度、初始含水率、试样尺寸与冻胀率的关系。结果表明：细颗粒含量是影响冻胀率的重要因素，其次是含水率。粒度熵参数能够很好地描述不同路基填料的冻胀率变化特征，标准基础熵与冻胀率存在较为明显的线性关系，为寒区建设工程的地基和基础稳定性研究提供参考。
高速铁路对轨道平顺性具有非常高的要求,在季节冻土区建设的铁路面临着路基冻胀问题,由路基冻胀引起的轨道变形严重影响了高速铁路运行的安全性与舒适性.通过对比其他学者关于路基冻胀的处理与防治方法,提出了采用水泥稳定级配碎石代替普通级配碎石作为基床表层填料,同时在路基边坡铺设保温护坡的方法来防治路基冻胀.根据哈大客运专线季节冻土区的地质及气候条件,采用有限元数值仿真方法分析路基基床表层采用水泥稳定级配碎石和在路基边坡加设保温护坡后对路基温度场的影响.并将分析结果与哈大客运专线的现场实测结果进行了对比,验证了有限元数值仿真结果的可靠性,分析结果表明:在基床表层换填水泥稳定级配碎石,同时在路基边坡铺设3.0 m高、2.5 m宽的保温护坡后可以有效缓解路基的冻胀,与无任何保温措施的普通路基相比,路基中心处的最大冻结深度减小了0.5 m,路肩处的最大冻结深度减小了1.1 m.
本课题主要研究严寒地区高速铁路路基基床级配碎石填料的微变形与控制原理。在考虑温度、含水率及荷载变化的基础上，主要开展高压实状态下级配碎石在冻融过程中其内部水热运移规律和由此引起的微变形的研究。寒冷地区级配碎石的这种微变形对高速铁路的运营有着至关重要的影响。课题将通过冻融试验、微观观察和模型试验等手段，查清温度变化、水分变化条件和载荷作用下级配碎石微变形机理，建立相应模型;考虑冻胀对轨道板的作用,建立动力相互作用模型,用于指导严寒地区高速铁路设计与养护。级配碎石内冻胀微变形在以前的研究工作中未受到充分的重视，也是目前严寒地区高速铁路建设中发现的新问题, 此方面的研究成果将对冻土力学学科做出特殊贡献，对严寒地区高速铁路的建设具有重要的意义。
2014-01针对多年冻土地区常年温度低、温差大等特殊气候条件,通过沥青混合料室内抗压回弹模量试验,分析温度、油石比、沥青种类和级配对混合料抗压回弹模量的影响。结果表明,沥青混合料回弹模量随温度的升高而降低;对比不同级配沥青混合料可知,低温下,SBR改性AC-16混合料的抗压回弹模量与AC-13相当;存在对应于抗压回弹模量达到最大值时的最佳油石比,范围约在6.0%～7.0%之间;SBR改性沥青混合料的低温抗压回弹模量明显优于130#道路石油沥青混合料。混合料抗压回弹模量值的常对数与温度及油石比的关系符合二元一次函数。用SPSS相关分析方法分析各个影响因素对混合料抗压特性的影响程度可知,温度和沥青种类对抗压回弹模量影响显著。
结合青藏高原多年冻土地区年平均气温低、温差大等气候特点,研究AC-13与AC-16级配的SBR改性沥青混合料在不同温度、不同油石比下的劈裂性能,研究表明,AC-16与AC-13级配相比,在低温下,其混合料强度及弯拉应变相对都较大,在多年冻土地区有更好的适用性。
对季节性冻土地区客运专线的路基基床结构进行了优化,通过现场填筑试验证实优化后的路基基床填筑方案,即铺设两布一膜,上覆5 cm中粗砂,再铺设55 cm厚级配碎石达到了检验标准,可在所研究的工程中推广使用。同时提出采用C25纤维混凝土代替原设计8 cm沥青混凝土作为防水层,优化后的防水层在施工操作性和质量保证方面有较大优势。
提出在青藏高原多年冻土上修建路基的一种新型结构———级配改良结构性路基,即通过路基填土的粒径级配重组和水平排水板的结构改良,改善路基的热效应,并建立级配改良结构性路基模型;根据粗砾石的Balch效应和级配改良粗粒层自然对流效应,分析级配改良结构性路基保护多年冻土的热学工作机制;依据级配改良结构性模型路基的尺寸和热力学参数,采用有限元数值分析方法,建立有限元分析模型。在年增温率为0.04℃/a条件下,20 a内级配改良结构性路基与地质体的温度场有利于冻土保护,路堤冻土上限抬升后的变化幅度与天然场地冻土上限的下降幅度一致,有利于减小不均匀的融沉变形,减少路基不均匀沉降开裂。研究结果表明,级配改良结构性路基具有良好的保护冻土的功能,是一种简单有效的路基结构形式。