冻土-结构物界面力学行为是工程设计的重要依据，界面的力学性能受应力状态的影响。为了探究三维应力对界面力学特性的影响，开展-5℃下不同围压、粗糙度和含水率的冻土-钢三轴剪切试验，分析冻土-钢界面力学特性和抗剪强度参数指标；设计不同因素的正交试验，对各因素进行显著性分析。结果表明：含水率和粗糙度对界面抗剪强度的影响均呈先增后减的趋势，围压与界面抗剪强度呈正相关；含水率低于最优含水率时，应力-应变曲线为强应变软化型，高于最优含水率时，应力-应变曲线为弱应变软化型；冻土-钢界面抗剪强度影响因素由强到弱依次为：含水率、温度、粗糙度和围压。基于损伤力学模型，给出了考虑围压、粗糙度和含水率影响的冻土-钢界面损伤力学模型，该模型可以较好描述峰值强度前的剪应力-位移关系。研究结果可为明晰冻土与结构物界面的极限承载力提供参考。

为探究微型水泥钢管桩在多年冻土地区的适应性，以某输油管道阀室建筑基础项目为依托，通过现场试验和数值模拟研究桩基的承载模式及桩周土的回冻规律。研究表明，桩基荷载沉降曲线变形较缓，承载模式表现出摩擦桩特性，且承载力满足设计要求；水泥入模温度5℃，施工完成后，桩周土体融化圈在第5d时达到峰值，第36d完全消失，桩周土体重新回冻；桩基水化热影响最大半径因位置差异而存在不同，桩周土体初始温度最高的位置影响半径最大，约为2.9倍桩径；与大直径桩基相比，微型水泥钢管桩的回冻时间和影响半径分别约为大直径桩基的1/4和1/3。研究结果表明，在多年冻土地区微型水泥钢管桩具有较好的适应性。

在季节性冻土区的光伏发电项目建设过程中，冻土的冻胀融陷作用常严重弱化光伏支架桩基础的承载力。依托某拟建于季节性冻土区的光伏电站，通过现场试桩试验，分析了单根钢桩竖向抗拔静载试验、水平静载的试验结果，系统分析了不同桩型、桩深的承载特性，并判断是否符合设计标准；提出“引孔+回填”施工工艺，研究其对钢桩基础抗拔承载力的提升效果。试验结果表明：引孔后回填砂和水泥至孔深90%的施工工艺对光伏支架桩基础的极限抗拔承载力提升效果最优。以期试验结果为类似光伏支架桩基础工程提供参考和借鉴。

结构物与高原冻土界面性状的研究对于高寒地区桩基础的修建有一定的参考意义。为分析土体含水率对界面剪切特性的影响，进行了不同含水率下高原土体与钢的界面剪切试验。结果表明：当土体含水率在小于最佳含水率时，剪切应力随剪切位移的增加表现出先增加后稳定的趋势，剪应力-位移关系可用指数函数来表达。在土体含水率大于最佳含水率时，剪切应力呈现强化-衰减-残余稳定的变化规律，剪应力-位移关系可用分段函数拟合。界面抗剪强度和界面残余强度随法向应力的增大而增加，随含水率的增大先增加后减小。随含水率的增大，界面摩擦角逐渐减小，而界面黏聚力在最佳含水率附近达到最大值。

为分析钢管冻土组合结构的受弯过程特点,依托室内试验的研究成果,利用ANSYS软件分析钢管冻土组合结构受弯过程中的承载力变化规律。研究结果表明:1)冻土结构底部布置钢管后形成钢管冻土组合结构的极限承载力较常规无钢管冻土结构可提高52.6%,荷载作用下组合结构截面应力分布呈“分层”现象,其应力计算过程仍满足梁的平截面假定; 2)当冻土与钢管之间的剪切应力超过其抗剪强度时,钢管与冻土会发生滑移,但钢管和冻土各自独立承载仍可发挥组合结构的承载能力; 3)钢管直径和壁厚的增加,可以提高钢管冻土组合结构的极限承载力;布置在结构截面底部的钢管对提升组合结构的承载力效果明显,其极限承载力较钢管位于截面中心或者顶部位置时提高约30%。

钢管冻土协同结构是有效控制冻胀融沉影响的新冻结模式，冻结过程中控制冻结壁边界的发展是抑制冻胀融沉环境影响的关键。以上海地铁18号线江浦路站冻结加固工程为背景，基于相似理论设计进行了钢管冻土协同结构冻结壁边界发展过程的模型试验，分析钢管和循环水对协同结构冻结壁边界发展过程的影响规律，获得以下结论：冻结壁边界位置的钢管不仅可以抑制冻土向外发展，而且会明显增大冻结壁边界位置的温度梯度，使形成的冻结壁更均匀，冻结32d时单排和双排钢管内、外侧温差分别可达到11.2℃和7.6℃，而钢管外侧冻土的温度较冻结管下部对应位置偏高6.7℃和10.7℃。冻土边界位置4℃的循环水可有效控制冻土边界向外扩展，进一步提升冻结壁的均匀性，冻结32d时冻土边界位置钢管内外侧温差达到18.3℃，钢管外侧冻土的温度较冻结管下部对应位置偏高16.9℃。研究结果表明，冻结壁边界位置布设的钢管或4℃的循环水均可有效控制冻土边界的扩展，提高形成冻结壁的均匀性，显著削弱冻结过程中冻胀对周围环境的影响，而边界位置4℃循环水的控制效果更好。

根据青海省冻土的特点,首次提出输电线路铁塔基础在冻土地区采用钢管混凝土基础的可行性。从理论上分析了其抗冻的受力机理,体现了其技术先进适用、经济合理、资源节约、环境友好的特点。

利用自行设计的试验台,通过模型实验研究了钢管冻土组合结构承载后的变化规律。研究结果表明加载过程中组合结构底部跨中位置先行开裂,破坏前纵向应变沿截面高度近似成线性分布,而钢管与冻土脱离后仍能发挥部分承载作用。

为了研究波纹钢结构在冻土地区对既有盖板涵的影响,通过对冻土地区既有盖板涵结构的病害调查、实地检测和数值模拟方法,分析了波纹钢加固盖板涵结构在正常状况和多种不利条件下的加固效果和受力状况。数值模拟的结果表明:波纹钢结构能显著改善盖板涵结构的内力和挠曲变形的程度;波纹钢结构在遭受腐蚀导致壁厚变小时,其加固性能随着壁厚的减小而缓慢降低;当原盖板涵结构失去承载力后,波纹钢结构仍能有效发挥原盖板涵结构的功能;在反复冻融情形下,波纹钢结构仍能发挥其加固效果,其加固后的涵洞顶面和垫层顶面的竖向相对变形均小于加固前的相对变形。

为研究"管幕冻结法"这一新型工法中"钢管-冻土"复合结构接触面剪切强度的影响因素及规律,基于港珠澳大桥拱北隧道工程,通过变角剪切试验方法设计不同剪切角度的试验,对温度和粗糙度2个维度进行探究,试验结果拟合出-5、-10、-15、-20、-25℃5种温度条件以及R=0.0、0.3、0.5 mm 3种粗糙度条件下的剪切面剪切强度包络线。试验结果表明:温度对钢管-冻土接触面内摩擦角影响不大;对接触面黏聚力,在-15℃之前,黏聚力近似呈线性增长,在-15℃达到峰值,在-20℃达到波谷,继而随温度的降低而增加。钢管-冻土接触面粗糙度的增加对结构面剪切强度的提高具有正向促进作用,但粗糙度过大会对接触面处的冻土体结构(如冰颗粒和土颗粒间隙等)造成一定的内部损伤,导致剪切强度下降。试验给出最优剪切强度下的温度及粗糙度取值区间。