[研究目的]冻胀是季节性冻土区路基工程普遍存在的危害，系统地研究季冻区典型土类的冻胀规律可有效地为冻胀防治提供科学支持。[研究方法]本文基于原位钻探采取未扰动原状粉质黏土为研究对象，采用多通道光纤光栅测温系统监测冻结封面移动，采用单因素冻胀试验设计方法，开展-5℃、-15℃、-25℃温度梯度下封闭/开放系统冻结对比试验，探讨了不同水分条件对冻胀的特性，筛选了更大范围的原状土样的天然初始含水率，对冻胀率变化趋势进行了整体把握，主要结论补充完善了前人的研究结果，在封闭系统条件下变化趋势基本相同，但在开放系统下冻胀率的在变化趋势上、变化界限点和极值点上存在差异，同时构建了关于两种因素影响下的冻胀预测方程。[研究结果]结果表明：初始含水率和补水条件都对冻胀率有显著影响，封闭系统条件下，土体随着初始含水率的增大，冻胀率呈现先增大后趋于稳定的变化规律，开放系统呈现抛物线响应，不同补水系统条件下冻胀率相差2～5倍，决定原状粉质粘土的冻胀特性内在本质因素是其结构性。[结论]提出临界含水率（开放系统24%、封闭系统31%）控制指标与冻胀预测方程，可为地下水活动频繁的季节性冻土区工程中粉质黏土冻胀防治与冻...

中国季节冻土区发育大面积深厚残坡积膨胀土，其特有的“冻胀融沉”“膨胀收缩”特性诱发诸多工程病害问题。针对季节冻土区非饱和膨胀土的冻胀变形机制问题，以延吉膨胀土为研究对象，开展了膨胀土冻胀特性试验研究，证明了膨胀土吸水膨胀特性对其冻胀特性有显著影响，据此提出了考虑相变动力区的非饱和膨胀土冻结-胀缩牵连机制。基于冻土多场耦合分析方法、结晶动力学理论，建立了非饱和膨胀土水-热-变形耦合冻胀模型FH＿ex＿Model，并予以验证。该模型能够反演出非饱和膨胀土冻胀过程中的冻胀变形分量和膨胀变形分量。此外，根据上述研究，建议在膨胀土工程场地中应当重视初冻期冻结作用诱发的高膨胀变形，同时稳定冻深以下区域的场地变形不容忽视。

由于不考虑冻融循环等因素的影响,常规分析评价方法不适用于季节性冻土地区排土场边坡稳定性分析,评价结果准确性不高,常见的滑坡机理也不适用于这类滑坡,因此,冻融循环对露天矿排土场边坡稳定性影响机理需要进一步研究。以神宝矿区排土场浅层滑坡为研究对象,通过现场调查、监测、坑探结合室内物理力学试验及冻融试验,分析了季节性冻土区露天矿排土场浅层滑坡滑动机理。结果认为:季节性冻土区排土场浅层滑坡的形成主要是由于冬季土层冻结时水分不断向冻结锋面迁移集聚,在漫长的冻结过程中,冻结层集聚了大量地下冰体,加之冬季降水又无法入渗,全部以冰的形式聚集在冻结层内;在暖季气温升高后,岩土层从上至下融化,冰融化的水无法入渗,冰融化后致使土层含水率急剧增大,加之冻胀作用引起土密实性降低,从而导致土体强度降低引起的。

为了研究盐分对季节性冻土区路基土体冻胀的抑制效果,现场采集青藏铁路西宁-格尔木段的典型路基土样,加入不同的盐分形成人工盐渍土进行室内冻胀试验,分析不同含水率、不同压实度和不同温度下的冻胀曲线,并以此为基础推导出了盐分、水分、压实度及温度四个参数预估冻胀率的公式,并进行验证。根据此公式可计算出不同路基土体的冻胀率,也可以反推出在保证一定冻胀量下路基土体所需的盐分,由此提出了既有线铁路路基冻胀预报模型和新建铁路路基冻胀预防模型。

大兴安岭地区冻土冻胀型冻害对浅埋式石油管道的安全稳定运行威胁很大。目前国内有关研究多采用闭式冻胀模拟试验,试样的含水率、干密度等因素是假设不变的,相比之下,采用各因素随试验进展而不断变化的的开式冻胀试验更能反映实际冻胀型冻害。为此,对中俄原油管道沿线5种冻土进行了开式冻胀模拟试验,测定了各种土料冻胀率与含水率,并据此分析了二者的关系,同时与闭式冻胀试验结果进行了对比分析,还应用限制位移法测定了法向冻胀力,并与静力平衡法试验结果进行了比较和差异显著性检验。试验结果表明:(1)开式冻胀试验的冻胀率大于闭式冻胀试验的冻胀率;(2)细粒土的冻胀率对土料冻胀率的影响十分显著,并且土料的毛细管作用或抽吸作用越强烈,冻胀率就越大;(3)粗粒土的冻胀率主要受含泥量的影响,其冻胀率比细粒土小;(4)法向冻胀力的大小与试验方法和试样高度的关系密切;(5)开式冻胀试验方法更适用于大兴安岭地区管道地基土的冻胀研究。结论认为:该区多年冻土区管道垫层和挖填层的土料应选用含泥量较少的砂砾或碎石,且需要采用塑性较大的黏性土做好防排水管堤。

以测试冻土冻胀的力学行为为研究背景,设计了一套基于阀控非对称缸的液压力控制系统。根据伺服机构的受力特点,简化了数学模型,在此基础上分析了系统结构柔度对力控制系统精度的影响,对不同的底板结构进行了仿真研究。进行了试验研究,试验结果表明在针对性地采取了双惯性环节补偿、零点自整定以及提高底板刚度等措施后,系统能够以1%的精度跟踪5Hz的正弦信号,也验证了系统设计和理论分析的正确性。