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。
为了研究高含冰量冻土路基的融化固结规律,在线性大变形融化固结理论的基础上引入非线性本构关系,并运用分段插值法实现了孔隙比与压缩模量之间的非线性关系,完善了三维大变形融化固结数值模拟方法。在此基础上结合青藏公路实测数据验证了其合理性。研究结果表明,采用非线性应力-应变关系的大变形融化固结理论能够显著提高高含冰量冻土路基的沉降计算精度,并能够进一步合理描述热学场和力学场的相互叠加影响。冻土融化固结度受有效融化固结时间以及特征排水长度等因素的影响呈现出完全不同于融土路基的发展规律,即在路基运营初期其融化固结度上升,随着时间发展,其固结度在达到峰值后持续降低,这主要是由于融化深度持续增大后所引起的特征排水长度的增加和有效融化固结时间的缩短所造成的。因此,在计算高含冰量冻土路基稳定性设计指标时,应采用非线性应力-应变关系来进一步提高融化深度、沉降以及固结度等指标的计算精度。