在季节性冻土地区,由于渠基土温度和含水率的差异,所引起的不均匀冻胀导致衬砌渠道破坏,严重影响了灌溉水利用效率。采用试验及统计拟合方法 ,针对不同温度及初始含水率的渠基冻土试样进行单轴抗压强度试验,分析冻土的应力—应变关系及力学性能,并对渠基土在冻胀过程中的力学性能提出基于温度、水分变化的预测模型。结果表明,渠基冻土的抗压强度随着含水率上升而增长,同时25%～35%含水率的冻土单轴抗压下塑性变形明显,峰值强度不显著；冻结温度和冻土的抗压强度呈线性关系,温度降低,冻土强度增长；低初始含水率（<15%）和接近冻结温度的冻土抗压强度最低。
以广州地铁7号线北滘新城站—林头站区间2#联络通道及泵房冻结工程为背景,开展冻土物理力学性能试验及冻结壁安全性评价。通过试验得到-5℃、-10℃以及-15℃条件下粉质黏土及粉细砂冻土单轴抗压应力-应变曲线,以及-10℃温度下粉质黏土及粉细砂冻土抗折强度。-10℃温度下,粉质粘土单轴抗压强度平均值为2.63 MPa,弹性模量平均值为82.93 MPa,抗折强度平均值为2.384 MPa;-10℃温度下,粉细砂单轴抗压强度平均值为3.22 MPa,弹性模量平均值为49.3 MPa,抗折强度平均值为2.048 MPa。利用ANSYS软件,结合冻土物理力学性能参数,模拟得到联络通道段及泵房冻结壁的第一主应力、剪应力以及位移。联络通道开挖后,冻结壁安全系数满足要求,能够保证联络通道暗挖施工过程的安全性和可靠性。
以聚醚多元醇和多异氰酸酯作为原料，以玻璃微珠作为增强相，采用连续生产工艺制备聚氨酯/玻璃微珠复合材料，并分析聚氨酯/玻璃微珠复合材料的力学性能和导热性能。结果表明：3号样品具有较低的导热系数0.021 W/（m·K），在保温性能测试中，仅需35 min达到标准温度，表现较好的保温性能。3号样品的拉伸强度和压缩强度较好，分别为258 kPa和412 kPa，均满足相关标准规定。此外，3号样品的渗透性和吸水率分别为4.6 mm和2.81%，且在50次冻融试验下压缩强度仅下降4.21%，表现较好的低温耐久性。因此，制备的聚氨酯新型保温层材料可以有效用于预防岛状冻土。
通过对宁波轨道交通2号线地下隧道区间联络通道典型土层的人工冻土物理力学性能试验研究表明:宁波平原区典型土层人工冻土冻结温度低;冻土的热物理参数要高于相应原状土;土层属特强冻胀～强冻胀和融沉～强融沉;冻土强度总体具有抗压强度大于抗折强度和抗剪强度。试验结果为宁波轨道交通2号线联络通道工程实践所证实,为本地区其他工程冻结法施工提供了一系列的岩土参数。
天然岩土通过人工冻结,其各项力学性能都会发生变化,为了更好地研究滨海软土地层人工冻土的蠕变性能,本文对福州地铁2号线各车站典型地层做了系统针对性试验研究。针对原状土样,在尽量减小扰动情况下,进行室内冻结试验,根据试验可得:相同温度下含水量较小的冻结土单轴抗压强度更大;当仅考虑非稳定蠕变阶段和稳定蠕变阶段时,蠕变可以用方程ε=AσBtC描述。
以福州地铁2号线各地铁车站典型地层为研究对象,根据人工冻土强度-温度曲线获得:随着冻结温度的降低,冻土的单轴抗压强度增高,其中砂土状强风化强度呈线性增大为0.233 MPa/℃;典型地层冻土的弹性模量平均增大为6.412～17.905 MPa/℃,且砂土弹性模型增长速度快。
聚氨酯保温材料在强度、隔热、抗冻等方面的性能均优于聚苯乙烯,但目前在路基保温领域应用较少。以聚酯多元醇、聚异氰酸酯为主要成分,并添加少量助剂,采用连续生产法制备了聚氨酯保温板,利用电子万能试验机、导热系数测定仪对聚氨酯保温板的力学性能、隔热保温性能进行了测试,研究了聚氨酯保温板在耐冻融试验过程中的性能变化趋势。结果表明:相比于其他类型的保温材料,聚氨酯保温板的导热系数小,具有更好的憎水性,在隔热保温、防水、耐冻融方面有着明显的优势,能满足冻土地区保温隔热路基工程应用保温材料的要求,在路基保温领域有很好的应用前景。
在海底地层中进行冻结法施工时,海水浸渍使地层中的含盐量增加,从而影响到形成冻土帷幕的物理力学性质。为了获得海底含盐地层的冻土物理力学参数,针对厦门地区地铁建设中涉及的含盐地层,从施工现场采集了原装土样,在试验室中完成了原状土及重塑土冻结后的物理力学参数测试,获得了不同地层的单轴抗压强度值。试验结果表明,重塑土样和原状土样的试验过程具有较好的一致性,获得的应力-应变曲线和强度值相差不大。同时,砂性土具有较高的强度和较大的弹性模量,而黏性土的单轴抗压强度相对较低,并呈现出明显的峰值现象。
人工冻土帷幕具有广泛的应用前景。研究表明,冻土的均匀性和冻结状态是影响人工冻土帷幕强度的重要指标。冻结方向、受力方向、冻结时间影响下的冻结锋面发展情况和温度场规律是描述冻土力学性能差异的四个重要特征。该文通过分析这些指标和特征,完善了人工冻土帷幕的分析计算内容,有助于验证冻结时间、冻结位置等重要工程指标的正确性。
多年冻土区隧道衬砌混凝土容易受到冻融循环作用而发生冻胀破坏,威胁隧道结构安全和使用寿命。针对依托工程衬砌混凝土配合比进行了冻融循环试验,得到混凝土质量、相对动弹模量、劈裂抗拉强度和抗压强度随冻融循环次数的变化规律,并拟合了函数关系;分析了混凝土力学性能变化规律和内在原因;为提高多年冻土区隧道衬砌混凝土抗冻耐久性提出了建议。