变电站接地系统是保证电网安全运行及站内电力设备安全的重要设施,其土壤电阻率的季节性变化将对运行人员安全、站内设备的耐受能力等方面带来一定的威胁。因此,本文针对季节性冻土地区接地系统的安全性展开研究,对确保冬季中的变电站安全运行具有关键的意义。本文通过电力接地系统分析软件CDEGS结合MATLAB编程对存在季节性冻土的北方某110kV变电站接地网的安全性进行了分析与研究,计算了土壤冻结形成的高电阻率地区在发生短路故障后的地网的工频接地电阻、二次电缆芯皮电位差以及跨步、接触电压等安全参数的变化规律,旨在明确处于冰冻土壤中的变电站接地系统安全性及其改进优化方案。

本文以一种冻结标准砂为研究对象，基于三轴压缩和蠕变试验结果提出了适用于蠕变条件的强度参数获取方法。使用相同应变速率和不同围压条件下的压缩试验结果，得到了冻土强度包络线的形状参数；结合压缩和蠕变条件下平面应变试验得到的剪切带倾角数据验证了通过压缩试验结果确定蠕变条件下强度包络线形状参数的有效性；使用相同围压不同轴向压力下的蠕变试验结果分析得到了表征强度包络线位置的粘聚力衰减函数。结合本文获取的强度包络线参数计算分析表明，冻土蠕变发展过程中出现的三个不同蠕变阶段主要取决于强度包络线与应力状态点的相对位置，即：强度包络线位置高于、接近以及低于应力状态点的三种状态对应于蠕变速率发展的衰减、匀速以及急剧增大三个阶段。

遗传算法(GA)与粒子群算法(PSO)分别具有缺乏目标导向性和易陷入局部最优的缺点,但同时分别具有全局搜索能力强与能有效传递优势信息的优点。本文以GA计算步结合精英保留策略作为PSO计算步的优势信息,避免PSO算法陷入局部最优,以PSO计算步结合非精英优化策略作为GA计算步的导向信息,克服GA算法缺乏目标导向的问题,建立了GA-PSO新算法。其具体过程为,通过采用GA计算步对解空间进行全局搜索并对精英个体进行保留,进一步,将适应度较差的个体利用PSO计算步进行优化。基于多峰函数的验证结果表明,GA-PSO算法在解空间中具有更强的全局搜索能力,同时具有更快的收敛速度。将GA-PSO算法应用到冻土非正交弹塑性本构模型的参数识别中,通过模型的参数识别以及模型预测结果对比与验证,结果表明GA-PSO算法能够有效识别冻土非正交弹塑性本构模型的参数,提升了模型的预测效果。

冻土动力学是寒区岩土工程所要考虑的重要内容，是研究冻土抗震和抗长期循环荷载的理论基础。本文主要介绍了冻土动力学参数的测试方法，回顾了冻土动力学参数、冻土动强度、冻土动蠕变破坏特征和冻土动蠕变强度的研究进展，并对部分冻土动态本构模型和动蠕变模型进行了简单的介绍，最后对冻土动力学的发展趋势进行了展望。

冻土水文要素变化及关键参数的确定是黄河源区水文过程分析和模型模拟研究的核心内容之一。为进一步认识冻土冻融影响下黄河源区冻土水文关键要素变化及特征，论文选取玛曲季节冻土观测站和康穷多年冻土观测站进行对比分析，结合降水、蒸散发、冻土土壤水分的野外观测，采用HYDRUS-1D模型冻融模块进行模拟分析。结果表明：(1)冻土冻融过程会改变土壤水力参数，季节冻土饱和含水率θs冷季大于暖季，残余含水率θr冷季小于暖季；多年冻土饱和含水率θs冷季大于暖季，残余含水率θr仅深层冷季小于暖季。(2)季节冻土与多年冻土在年内冻结期间土壤含水量呈“U”形变化；在冻结稳定时期季节冻土储水量减少比多年冻土快。(3)冻结稳定时期季节冻土与多年冻土底部渗漏通量都不断减少，而多年冻土由于底部冻土层的存在，底部渗漏通量减少到0后保持不变。(4)季节冻土与多年冻土在地下20 cm处存在冻结锋面，冻结开始期间土壤水双向流向冻结锋面，融化开始期间土壤水由冻结锋面双向流出。研究对于深化黄河源区冻土水文过程的认识，优化水资源管理具有重要的理论和实际价值。

结合鞍山地区台安径流试验站土壤水试验数据，对双参数冻融模型进行东北冻土期土壤水预测的适用性。结果表明：双参数冻融模型土壤水预测值和实测值之间的误差总体低于10%,对于区域冻土期土壤水非线性预测具有较好的适用性。研究成果对于东北冻土期土壤含水量分布特征具有重要参考价值。

以上海江浦路车站冻结工程为依托,选取冻结施工影响范围内的主要土层（5）1-1灰色黏土以及上海地区施工中常见的砂性土（7）2灰黄色粉细砂2种类型土层,对不同掺入比下水泥改性土的热物理指标、力学强度特征以及冻融特征进行试验研究,同时根据室内试验结果,采用数值模拟方法分析水泥改性后的冻土整体冻胀对环境的影响。研究结果表明:随着水泥掺入比的增大,黏土、砂土的冻结温度和导热系数线性减小,力学强度线性增大,弹性模量指数增长。水泥黏土和水泥砂土的最优掺入比分别为12.5%和10.0%。经过水泥的改性,黏土的冻胀率和融沉率分别减少了53.5%和55.6%,与水泥土冻胀效应数值分析结果基本一致;粉细砂的冻胀率和融沉率分别减少了41.2%和44.3%,改性效果明显。

青藏冻土地段地质条件的复杂性和传热效果的差异性容易导致铁路路基产生沉降变形等问题，严重威胁机车的行车安全。建立能够准确预测路基沉降问题的模型对于预防灾害的发生至关重要。利用半参数模型对青藏铁路K1425+000～K1425+700冻土区段内15个测点的路基沉降数据进行分析，与较为常用的灰色预测模型GM(1,1)对比，结果表明，所提出的半参数模型预测精度较高，数据拟合的效果更优，可用于路基沉降预测。

针对高寒高纬度地区不同冻土厚度下爆破块度大块率高的难题，在乌努格吐山铜钼矿冬季低温下进行爆破漏斗试验。根据试验结果利用利文斯顿爆破漏斗理论确定了冻土装药参数与爆破漏斗参数之间的关系，计算出冻土层的变形能系数，分析了不同冻土层厚度的爆破漏斗特性曲线。在装药量为4 kg时，冻土临界深度为1.3 m,最佳埋置深度为0.84 m,变形能系数为1.06;在装药量为8 kg时，冻土临界深度为1.7 m,最佳埋置深度为1.2 m,变形能系数为1.05;在装药量为12 kg时，冻土临界深度为2.2 m,最佳埋置深度为1.34 m,变形能系数为0.95。根据爆破立方根定律，推导出适用于现场冻土区的最佳装药参数，经过对不同冻土层厚度多种爆破参数下爆破效果对比分析，采取“分区域，分阶段”原则优化爆破效果，对于弱冻层区域采用减小堵塞长度并增加装药高度的方法提高爆破质量；对于强冻土区主爆孔周围增加辅助孔来降低冻土层大块率。总结出适用于高寒地区随冻土层厚度变化的爆破参数优化方案，爆破效果改善明显，在很大程度上降低了冻土层爆破后的大块率产出，提高供矿率。

为优化冻结方案、准确掌握人工冻土温度场发展状况、处理紧急情况，需要了解变热工参数对人工冻土温度场的影响。以圆形断面为计算断面，在特定的温度场定解条件下，假定变热系数随径向按照一定规律变化，从而推导了平面极坐标下人工冻土温度场方程的解析解，得出了三种不同变化形式下的温度场变化情况，并可以根据算出的温度场方程反推冻结冰峰移动情况。