[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...

正冻土冻胀是寒区工程产生冻害的关键因素，其冻胀过程是水热力相互耦合的动态作用结果，在开放系统中，温度、温度梯度、含水率、水分补给强度等都是影响正冻土冻胀变形的重要因素。冻土冻胀是水分迁移产生的竖直方向分凝冻胀和原位冻胀的共同作用，其冻胀力学特性属于各向异性。本研究参考规范内土体含冰量随冻结的变化过程，考虑泊松比、地下水位深度、降温速率等因素，得到正冻土的在冻结过程中水平与竖直方向的冻胀系数的计算方法，通过对比粉土和粉质黏土的冻胀系数，与试验结果吻合较好。案例中粉土在-0.2～-3 ℃、0.2～1 m范围内竖向冻胀系数为-1.37×10-3～-7.67×10-3，水平向冻胀系数为-0.81×10-3～-4.85×10-3，差值百分比为10.4%～77.7%，说明考虑分凝冻胀产生的各向异性是必要的。本研究提出的水平与竖直方向的冻胀系数计算方法，可以为科研和设计工作提供参考依据。

主要介绍冻胀的防御措施以及应用效果，对比光伏支架基础经济性和适用性等优劣势，从而总结地基土壤改良方式、桩基础埋深、柔性材料隔离及新型斜面基础防治措施，科学施策，获得抗冻胀效果显著的方法，例如保温法、涂敷法、套管法及钢管螺旋桩等，有利于减少季节性冻土对光伏支架设备的干扰，提供解决冻胀防治新技术和措施。

冻胀荷载作用下初始裂纹的形成、扩展导致衬砌结构的断裂是寒区衬砌渠道冻害的主要原因之一。在已有研究基础上，综合考虑地下水水位影响的梯形渠道冻胀力学分析方法及线弹性断裂力学理论，提出高地下水水位梯形渠道冻胀断裂力学分析框架。该模型将衬砌结构表面初始裂纹的失稳扩展及开裂破坏简化为Ⅰ型断裂力学问题，并提出应力强度因子与危险截面位置的计算方法。以塔里木灌区某梯形渠道为原型分析地下水埋深w对衬砌各截面应力强度因子KFⅠ（x）及合理板厚dr的影响规律。结果表明：地下水补给条件对KFⅠ（x）的大小影响显著；当w减小时，KFⅠ（x）呈非线性增大，此时渠道冻害风险也增大，与事实相符。地下水埋深越浅，保证结构安全所需衬砌板的合理厚度dr越大；当地下水埋深为3.0 m时，建议使用的合理板厚为9.0 cm。研究结果可为寒区渠道的抗冻胀设计提供科学依据。

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。

为研究季节性冻土在冻结过程中各物理场间的耦合作用机制，在封闭条件下开展了直径10 cm、高25 cm土柱单向冻结试验，并结合COMSOL Multiphysics数值模拟软件，模拟了温度场、水分场、位移场及应力场随冻结时间的变化规律。结果表明：在试验初期的前7 h,土柱温度下降速度较快，且距离冷源越近，温度下降得越快，降温的幅度也越大；冻结至30 h,距土柱顶层2～4 cm的范围内富含有大量冰晶体，该区域土体的冻胀量与应力最为集中，土柱最大冻胀量达到约2.62 mm,且冻胀变形量趋于一种稳定状态。

为研究多年冻土区铁路桥梁桥台冻胀倾斜病害的形成机理，并分析其变形规律，针对这一病害建立桥台-路基有限元模型，分析桥台后路基温度场特征及桥台冻胀倾斜规律。基于非饱和土渗流和热传导理论，联立冻土水热微分方程，并使用含冰量计算变形场从而实现水热力三场耦合。利用COMSOL软件建立三维桥台-路基水热力耦合模型，通过室内冻融试验验证该模型的有效性。最后以某多年冻土区铁路桥台为例，对桥台后路基未来30年间冻土上限、桥台冻胀倾斜展开研究分析。结果表明：在未来30年桥台后路基多年冻土上限呈现持续下降趋势，但桥台横截面冷空气的持续输入影响了路基不同位置处的冻土上限下降深度。在距离桥台4 m处路基多年冻土上限阳坡坡脚未来30年下降0.99 m、路基中心处下降0.92 m。在距桥台16 m处路基冻土上限阳坡坡脚未来30年下降1.6 m、路基中心下降1.81 m。在未来30年间，桥台后路基持续发生差异性水平冻胀，顶端累计水平位移155.6 mm、底端累计位移23.6 mm,桥台整体发生倾斜。

呼伦贝尔市为高原地貌、高纬度地区，为了探讨高纬度高寒区极端气候环境下的冻土路基分类及设计，依据呼伦贝尔地域特征进行软土分析。根据冻土分类和参与的三个项目设计施工情况，把呼伦贝尔分为三个区，对三个区湿软地基成因、特点及冻土分类进行分析，总结出湿软地基形成的冻土病害特征，并根据冻土路基情况给出处治方案。

针对冻土区埋地含双腐蚀管道的抗震性能问题，以含双腐蚀管道、保温层及季节性冻土区土壤为研究对象，提出将粘弹性边界条件施加在土体周围以保证模型的准确合理，分析了在差异性冻胀和地震波作用下，含不同腐蚀参数管道的力学特性。结果表明：随着腐蚀长度与腐蚀深度的增加，R1点处轴向应变峰值发生改变，腐蚀长度的变化使R1点峰值最大改变为从-0.005 4增大到-0.001 75，增加了0.003 65，腐蚀深度的变化使R1点峰值最大改变为从0.002 14减小到-0.005 4，减小了0.007 54；与腐蚀长度相比，腐蚀深度对腐蚀区中心位置的von Mises等效应力与轴向应变的影响较大；在地震波作用过程中，双腐蚀之间依然存在相互作用，腐蚀间距的增加会减轻腐蚀之间的相互作用，R1点处von Mises等效应力先于R2,R3点超过参考应力形成破坏；不同地震波作用在腐蚀缺陷处所引起的破环形式不同；将von Mises等效应力超过参考应力作为管道安全评价标准是偏于安全的。该研究...

针对东港灌区输水渠道存在冻胀破坏问题，研究提出一种以玻璃纤维为外掺料的泡沫混凝土，并分析不同玻璃纤维掺量混凝土的性能。试验结果显示，当纤维掺量为0.6%时，试块在冻融前的抗压强度为15.15MPa;在冻融循环50次后，试块的抗压强度为14.62MPa。当纤维掺量为0%时，试块在冻融前的抗压强度为11.23MPa;在冻融循环50次后，试块的抗压强度为7.73MPa。研究结果明，泡沫混凝土在防冻胀中有较好表现。