在冻融循环过程中，环境温度的变化对路基土体的物理力学特性及路基的水热过程影响显著，反复的冻胀与融沉作用严重削弱了路基的承载能力、变形协调性及长期服役性能。基于此，本研究建立了粉质黏土路基（对比路基）和地聚物-剑麻纤维协同固化土路基（措施路基）断面，探究了冻融循环作用下两种路基温度、水分、热通量以及变形变化过程，评估了地聚物-剑麻纤维协同固化土路基的冻胀防治效果。试验结果表明：随着冻融循环次数的增加，路基低温区域从顶部逐渐向下部扩展，高温区域逐渐缩减。路基表面热交换迅速，受环境温度变化的影响也更明显。粉质黏土路基的残余体积未冻水含量高于地聚物-剑麻纤维协同固化土路基。此外，地聚物-剑麻纤维固化土路基的净变形变化小于粉质黏土路基，随着冻融循环次数的增加位移的变化逐渐趋于稳定。研究结果可为提升寒区路基的抗冻害能力、长期稳定性和服役性能提供科学依据。

为探究花岗岩-混凝土组合体在寒区环境下冻融损伤规律，设计了3种不同界面粗糙度（0.61,1.18,1.69 mm）的花岗岩-混凝土组合体，利用快速冻融机模拟了冻融循环次数为0,10,20,30次的不同寒区环境，对冻融后的花岗岩-混凝土组合体外观形貌变化、质量损失、抗折强度损失、起裂韧度、断裂能等参数进行分析。结果表明：随着冻融次数的增加，试样质量损失率、纵波声速衰减和各项力学性能损失均呈增长趋势。在冻融30次后，界面粗糙度为0.61 mm的试样纵波声速降低了13.03%，抗折强度和断裂能损失率分别为73.22%和67.67%，；界面粗糙度为1.18 mm的试样纵波声速降低了12.59%，抗折强度和断裂能损失率为61.28%和69.13%；界面粗糙度为1.69 mm的试样纵波声速降低了9.67%，抗折强度和断裂能损失率为39.40%和41.97%。研究计算了花岗岩-混凝土组合体试样起裂韧度与损伤因子，得到了以上3种界面粗糙度下，组合体起裂断裂韧度与冻融循环次数线性拟合表达式，可为相关研究提供一定的参考。

为探究花岗岩-混凝土组合体在寒区环境下冻融损伤规律，设计了3种不同界面粗糙度（0.61,1.18,1.69 mm）的花岗岩-混凝土组合体，利用快速冻融机模拟了冻融循环次数为0,10,20,30次的不同寒区环境，对冻融后的花岗岩-混凝土组合体外观形貌变化、质量损失、抗折强度损失、起裂韧度、断裂能等参数进行分析。结果表明：随着冻融次数的增加，试样质量损失率、纵波声速衰减和各项力学性能损失均呈增长趋势。在冻融30次后，界面粗糙度为0.61 mm的试样纵波声速降低了13.03%，抗折强度和断裂能损失率分别为73.22%和67.67%，；界面粗糙度为1.18 mm的试样纵波声速降低了12.59%，抗折强度和断裂能损失率为61.28%和69.13%；界面粗糙度为1.69 mm的试样纵波声速降低了9.67%，抗折强度和断裂能损失率为39.40%和41.97%。研究计算了花岗岩-混凝土组合体试样起裂韧度与损伤因子，得到了以上3种界面粗糙度下，组合体起裂断裂韧度与冻融循环次数线性拟合表达式，可为相关研究提供一定的参考。

为准确预测并有效控制高寒高海拔地区洞室围岩的稳定性，针对不同冻融循环作用下砂岩进行分级卸荷蠕变试验，揭示砂岩衰减、稳态和加速蠕变3阶段特征；通过引入非线性粘滞元件对牛顿黏性系数进行修正，将冻融循环与三轴卸荷蠕变行为相结合，提出能够表征蠕变全过程的非线性黏弹塑性本构模型，并基于ABAQUS用户自定义材料接口完成模型二次开发。研究结果表明：该模型较传统西原模型显著提高蠕变行为拟合精度。研究结果可为高寒高海拔地区洞室围岩卸荷蠕变预测与稳定性控制提供理论支撑。

为准确预测并有效控制高寒高海拔地区洞室围岩的稳定性，针对不同冻融循环作用下砂岩进行分级卸荷蠕变试验，揭示砂岩衰减、稳态和加速蠕变3阶段特征；通过引入非线性粘滞元件对牛顿黏性系数进行修正，将冻融循环与三轴卸荷蠕变行为相结合，提出能够表征蠕变全过程的非线性黏弹塑性本构模型，并基于ABAQUS用户自定义材料接口完成模型二次开发。研究结果表明：该模型较传统西原模型显著提高蠕变行为拟合精度。研究结果可为高寒高海拔地区洞室围岩卸荷蠕变预测与稳定性控制提供理论支撑。

为准确预测并有效控制高寒高海拔地区洞室围岩的稳定性，针对不同冻融循环作用下砂岩进行分级卸荷蠕变试验，揭示砂岩衰减、稳态和加速蠕变3阶段特征；通过引入非线性粘滞元件对牛顿黏性系数进行修正，将冻融循环与三轴卸荷蠕变行为相结合，提出能够表征蠕变全过程的非线性黏弹塑性本构模型，并基于ABAQUS用户自定义材料接口完成模型二次开发。研究结果表明：该模型较传统西原模型显著提高蠕变行为拟合精度。研究结果可为高寒高海拔地区洞室围岩卸荷蠕变预测与稳定性控制提供理论支撑。

通过室内试验设置5种积雪处理（对照组CK为无积雪覆盖；B为大粒径雪层；BL为大粒径覆盖在小粒径雪层上；LB为小粒径覆盖在大粒径雪层上；L为小粒径雪层），探究融化期冻融循环下雪层结构差异对土壤物理特性的影响。结果表明：不同结构的积雪完全融化时间接近，CK处理受冻融循环的影响最大，有无积雪覆盖下土壤温湿度差异显著。试验中期，覆雪处理间土壤容重、团聚体稳定性接近；试验结束，B、BL处理土壤容重、团聚体稳定性，显著高于L、LB处理。B、BL处理蒸发量较高、出流时间较晚、出流量较小，但泥沙比、融雪侵蚀参数高于L、LB处理。而L、LB处理的融雪水利用率较低，融雪侵蚀参数也较低。L、LB处理有利于融雪水出流、土壤解冻，可减少土壤侵蚀，适宜实际农业生产。

通过室内试验设置5种积雪处理（对照组CK为无积雪覆盖；B为大粒径雪层；BL为大粒径覆盖在小粒径雪层上；LB为小粒径覆盖在大粒径雪层上；L为小粒径雪层），探究融化期冻融循环下雪层结构差异对土壤物理特性的影响。结果表明：不同结构的积雪完全融化时间接近，CK处理受冻融循环的影响最大，有无积雪覆盖下土壤温湿度差异显著。试验中期，覆雪处理间土壤容重、团聚体稳定性接近；试验结束，B、BL处理土壤容重、团聚体稳定性，显著高于L、LB处理。B、BL处理蒸发量较高、出流时间较晚、出流量较小，但泥沙比、融雪侵蚀参数高于L、LB处理。而L、LB处理的融雪水利用率较低，融雪侵蚀参数也较低。L、LB处理有利于融雪水出流、土壤解冻，可减少土壤侵蚀，适宜实际农业生产。

通过室内试验设置5种积雪处理（对照组CK为无积雪覆盖；B为大粒径雪层；BL为大粒径覆盖在小粒径雪层上；LB为小粒径覆盖在大粒径雪层上；L为小粒径雪层），探究融化期冻融循环下雪层结构差异对土壤物理特性的影响。结果表明：不同结构的积雪完全融化时间接近，CK处理受冻融循环的影响最大，有无积雪覆盖下土壤温湿度差异显著。试验中期，覆雪处理间土壤容重、团聚体稳定性接近；试验结束，B、BL处理土壤容重、团聚体稳定性，显著高于L、LB处理。B、BL处理蒸发量较高、出流时间较晚、出流量较小，但泥沙比、融雪侵蚀参数高于L、LB处理。而L、LB处理的融雪水利用率较低，融雪侵蚀参数也较低。L、LB处理有利于融雪水出流、土壤解冻，可减少土壤侵蚀，适宜实际农业生产。

冻土区天然气水合物开采过程中冰相生成增加了天然气在储层内的运移难度，因此，增加天然气产量和减少冰的产生对储层内气体运移阻塞影响是冻融水合物储层高效开发面临的关键问题。以祁连山冻土区DK–2站位储层参数为基础，提出降压与水力压裂协同开发策略。通过数值模拟系统评估压裂带半径（0～5 m）和渗透率（1～1 000 mD）对开采效果的影响。研究表明，水力压裂形成的改性储层区可有效抑制冰相堵塞，加速压力传递与气体运移。当压裂带半径由0增至5.0 m时，天然气30 a的累计产量提升219%，其中前10 a贡献率达54.8%，储层总体分解率为48.7%。参数敏感性分析表明，压裂带渗透率超过100 mD后增产效果趋缓，最优压裂半径取4 m。该研究成果为冻土区水合物开采中冰堵效应的工程调控提供了理论依据，揭示了储层改造对提升气水两相运移效率的重要作用。