冻土区生态环境脆弱，而公路路堑开挖会破坏施工区的生态环境。因此，如何恢复冻土区绿化是实现绿色交通的重要前提。鉴于客土喷播技术在非冻土区具有良好的绿化效果，本文以青海省S102西宁绕城线公路边坡工程为试验段，在该区域采用客土喷播技术对季冻区路堑边坡进行绿化，并对施工中的关键点进行了总结。工程实践证明，客土喷播植草技术具有施工进度快、绿化效果好的特点，有利于季节冻土区边坡生态环境的快速修复，可为类似地区的边坡绿化恢复工程提供参考。

在生态环境脆弱的冻土区，工程活动对当地环境的破坏是不可逆转的。伴随国家生态文明建设的不断深入，工程设计及施工中生态治理理念已成趋势。石笼挡墙作为一种生态防护措施，在国内外都有着广泛应用，国内河道防洪治理中更是大规模使用。在石料丰富的山区公路、铁路建设中其使用也有着长足发展。基于石笼挡墙具有的诸多优点，其应用行业、地域及稳定理论在不断发展。为研究季节性冻土区路堑边坡石笼挡墙的适应性，本文从边坡设计及实施效果等方面探讨了石笼挡墙的优越性，以期为类似工程提供参考和借鉴。

为阐明冻融作用对多年冻土区路堑边坡稳定性的影响，首先建立粉质黏土黏聚力、内摩擦角与冻融次数之间的定量关系，其次探索冻融作用对粉质黏土抗剪强度的影响机制。最后，建立考虑冻融界面强度参数变化的边坡安全运营预测模型。研究发现:随着冻融次数的增加，粉质黏土的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角均呈现下降趋势，黏聚力对冻融作用相对更敏感。冻融15次后，边坡安全系数降幅达47%。当边坡冻融影响深度从2.70 m增加至3.20 m时，边坡安全系数降低12%。基于室内、外冻融环境转换关系，将室内冻融试验数据直接应用于现场冻融条件下的边坡安全运营年限预测，为边坡稳定性定量化预测提供参考。

为了更科学地评价地震荷载作用下土钉支护多年冻土区路堤边坡动力响应特性，本文基于动力理论控制方程及大型非线性有限元软件ABAQUS，建立了地震荷载作用下土钉支护多年冻土区路堑边坡动力响应三维有限元数值模型，并在模型边界处添加了三维黏弹性人工边界，最后分析该三维模型的加速度响应、位移响应及土钉轴力响应云图。结果表明：加速度峰值随着路堑边坡高程及激振加速度峰值增加而增加，在路堑边坡坡顶位置处达到最大，且加速度云图成分层现象表明，土钉对该路堑边坡起到了加固作用；此外，在不同地震波峰值加速度作用下，相同位置处的位移响应峰值却有明显的不同，坡顶位移最大，表明地震荷载对该路堑边坡坡顶破坏效应最为明显，土钉轴力具有高程放大效应和坡面放大效应，路堑坡底至坡顶的土钉端部轴力峰值逐渐增大。本文数值模拟模型及结论，可为制定地震荷载作用下，土钉支护多年冻土区路堑边坡抗震设计提供一定参考。

根据青藏铁路长期监测系统地温观测资料,选取2个典型路堑监测断面,研究路堑地段多年冻土不同深度处地温、多年冻土人为上限变化特征和地温演化规律。结果表明:青藏铁路路堑地段天然状态下多年冻土处于升温退化状态,地表以下2. 5 m处升温速率约为10. 0 m处的2. 5～3. 0倍,多年冻土自上而下的退化趋势明显;在全球气候变暖影响下,青藏铁路路堑地段地基多年冻土人为上限埋深均加深,多年冻土发生退化,且路堑堑底人为上限变化与天然孔基本一致; 2个断面左右侧堑底较天然场地地基多年冻土升温速度快,退化更严重,且左右侧差异极为明显。

多年冻土区,路堑开挖过程中,冻土遇到光照会快速融化,边坡会不断流泥,甚至滑塌,并且给施工过程中土方的运输造成一定的困难。为此,我项目部对冻土路基的开挖过程做了试验,文中介绍了试验的过程及结论。

针对地下水较为发育的季节性冻土区高速铁路路堑地段易发生路基冻胀的情况,采用数值模拟方法,运用SEEP/W软件,进行路基冻胀的井点降水整治研究。结果表明:抽水量为1.5m3·h-1的小型水泵在埋深为5～7m的条件下,连续工作约1.3～1.4h可将其周围的水位降至泵底;井点降水整治中,水泵埋深取为6.7m较为合理;取水泵合理的埋深为6.7m时,为在入冬前将路堑中的地下水位降低到3.8m,需抽水25d;入冬后为确保水位在最大冻深3.0m以下,并同时考虑到节能,可采取间隔抽水方式,而暂停抽水后路堑中心地下水位从3.8m回升到3m需要7.5d(水泵最大间歇时间),然后启动水泵再次将水位从3.0m降至3.8m的抽水时间需要6d。依据数值分析结果在试验段采用井点降水整治后,路基的最大冻胀量从2013年的11.6mm降至2014年的4.5mm,路基的冻胀整治效果较为显著,表明根据数值分析结果制定的井点降水整治方案是合理的。

青藏铁路格拉段多年冻土区共有路堑边坡78处,长约15.6 km,其稳定性直接关系到线路安全运营。根据现场调查,分析其稳定性状况、病害形式、影响因素及机理,讨论防治措施的合理性。结果表明:先后有15处出现病害,其中4处失稳,病害问题值得重视;病害形式包括坡面冲刷、纵向裂缝、防护结构破坏、滑塌、坡脚鼓胀等;病害位置以边坡上侧为主,而非阳坡侧,堑顶是最薄弱的部位,发育过程表现为周期性和波动性的恶化;地表水和冻结层上水的热侵蚀及活动层冻融作用是病害的主要原因,病害机理包括地表水冲刷、滞水冻胀和冻融循环;经过运营期检验,无防护的坡面容易冲刷变形,封闭式锚喷混凝土面容易滞水冻胀破裂,轻型、柔性的骨架护坡和L型挡墙防护效果较好。

以季节性冻土区哈大铁路客运专线路堑路基冻害为背景,通过原位挖探及室内试验,对石质路堑路基冻害成因及基岩冻胀主要影响因素进行了研究。结果表明:基床表层级配碎石各项物理指标符合非冻胀性填料要求,无明显冻胀;基岩冻胀是形成石质路堑路基冻害的主要原因;岩体渗透性、地下水、温度及工程条件等是基岩冻胀的主要影响因素。提出了设置地下降排水设施、增设防冻层和隔断层等工程对策防治路堑路基冻害。在今后铁路客运专线建设中,建议设计时在岩体等级确定、路基设计冻结深度选取方面应进行必要的修正;在渗水盲沟深度和防冻层厚度确定上应结合地下水位临界深度考虑加上最小距离d,建议岩石类d取0.4 m。

季节冻土区黄土路堑边坡经常出现的剥蚀病害,造成了严重的水土流失,污染了环境,同时也破坏了道路景观,影响了道路的正常运营。针对这一问题,在平凉至定西高速公路三处路堑边坡设置自动气象站,对黄土路堑边坡不同深度(5cm、20cm、50cm、100cm)土体的温度和含水率(体积)进行长期(2年)观测,试验(观测)发现即使在气温较低的冬天,边坡表层土体仍然存在冻融循环作用,从而引起边坡表层土体内含水率的变化。根据这一结果开展室内强度试验,发现冻融循环和由冻融循环引起的干湿循环会使原状黄土强度下降,表层土体疏松。现场观测和室内试验结果都表明冻融循环是导致季节冻土区黄土路堑边坡剥落的重要原因。此外,通过在平定高速公路的工程实践证明植被防护是一种有效的坡面防护型式。