[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...

随着西部大开发和振兴东北等重大区域性战略的实施，季冻土区土体的冻胀防治问题逐渐引起人们的关注。实际工程中冻胀主要发生在受季节性温度影响的非饱和土中，其防治措施的选择成为亟待解决的问题。分析总结了土体冻胀产生的原因与处理措施，从土体改良、控制温度、控制水分、改变基础形式等方向出发，简要评价了每种冻胀防治措施的利弊，指出将不同的方法择优组合应用是目前主要的研究方向。

为探究季冻土区粉质黏土-混凝土界面剪切性能，进行了不同冻融循环次数、土体含水率和法向应力的粉质黏土-混凝土二元体冻融循环试验和直剪试验，探讨了界面抗剪强度、抗剪强度参数和抗剪强度损伤度的变化规律。结果表明：直剪试验得到的应力-应变曲线均发生应变硬化现象，可分为弹性变形阶段(剪切位移为0～3 mm)和弹塑性变形阶段(剪切位移为4～15 mm);冻融循环对界面抗剪强度有劣化作用，即通过对土体造成损伤，导致界面内摩擦角和黏聚力下降，从而降低界面抗剪强度；随着冻融循环次数增加，界面抗剪强度损伤度增加，当冻融循环进行0、4次，抗剪强度损伤迅速，冻融循环进行12～20次，抗剪强度损伤较缓，最大界面抗剪强度损伤度为25%;土体含水率的增加对抗剪强度有削弱作用，随着土体含水率的增加，界面内摩擦角降低，但黏聚力先增加后减小，当土体含水率为20.7%时，黏聚力达到最大值；法向应力的增加对抗剪强度有增强作用。

以牡丹江市东宁地区土层（粉土、粉质黏土、黏土）为研究对象，通过工程钻探等技术手段实地采取原状土样，筛选不同含水率、不同土质的样品，经过室内试验设置不同负温条件对原状土单轴抗压强度和三轴剪切强度等物理力学性质进行研究.结果显示，原状土在不同负温条件下冻结后单轴抗压强度随着温度的降低而增大，黏聚力随着含水率的增加呈指数型增大，内摩擦角随含水率的增加先增加后趋于稳定；在试验负温条件下，-20℃为变化界限，小于-20℃时，冻结土体的单轴抗压强度随含水率的增加呈现先增加后减小的变化规律，黏聚力随着冻结温度降低而增大，-10℃、-20℃条件下冻土的内摩擦角有相似的规律，未随含水率增减发生明显变化，此时冻土抗剪强度随着冻结温度的降低而增加；大于-20℃时，冻结土体的单轴抗压强度随含水率的增加而增加，黏聚力不随冻结温度降低而增加，内摩擦角随着冻结温度的降低而增大，冻土抗剪强度随着冻结温度的降低缓慢增大趋于冰的剪切强度.

为了确保春季播种安全，有必要开展播种期地温的监测和冻土融化深度预报业务。利用新疆农八师冻土气象观测资料，运用相关系数和线性回归方法，分析冻土特征及融化过程中地温变化、深度变化规律，建立春季冻土融化预报模型。结果表明，新疆农八师垦区稳定冻土期在11月中旬至翌年3月下旬，冻土最大深度呈逐年变浅趋势，倾向率为-5.4 cm/10 a；冻土结冻日期推后，倾向率为2.0 d/10 a；冻土化通日期提前，倾向率为-1.5 d/10 a。冻土融化期在3月中旬至4月上旬，冻土融化速率在3.1～4.0 cm/d之间。春季地温与平均气温、冻土融化深度与正积温具有显著的正相关，以此建立了相应的预报模型。10 cm地温预报模型历史回代准确率在96%以上，冻土融化深度预报模型历史回代准确率在94%以上。通过模型可以开展春季地温和土壤融化预报业务。

为测定季冻土的基本物化性质、矿物成分含量,进行分散性随着冻融次数的增加而发生变化的试验,并探究不同明矾用量对季冻土分散性的改性作用,确定对季冻土分散性具有明确改善的用量,探索明矾改性土的分散性随冻融循环次数增加而发生的变化。试验结果表明:本次研究区的季冻土样属于粉质黏土,Na+含量相对较高,并且具有较强的分散性;季冻土样的分散性随着冻融循环次数的增加而增加,并且在冻融循环次数达到7次后,季冻土土样的分散性达到了非常高的水平;含2.5%明矾的改性土样分散性指标也随着冻融循环次数的增加而增加,但在试验设定的20次冻融循环下,依然属于非分散性土。研究成果可为季冻土质路堤稳定性分析及工程改善提供参考。

为探索季冻土区临水轻台结构冻拔冻害破坏机理,测试套筒防冻拔冻害技术的有效性,以长春某临水轻台群为研究对象,选择基土自然冻胀轻台结构与装有套筒防冻拔冻害装置的试验轻台结构相对比,用精密水准仪观测二者的寒期竖向位移动态。结果表明:基土自然冻胀轻台结构出现了冻拔位移冻害,各观测年冻拔位移曲线随气温均呈"半驼峰型"姿态发展,对应观测年的持续降温—持续低温—持续升温—正温时段,冻拔位移呈下降—上升—下降—稳定的变化特征;冻土的冻拔力推动轻台桩上拔引发冻拔位移冻害。观测装有套筒防冻拔冻害装置的试验轻台结构发现,其竖向位移长期在±5 mm的小位移区间平位波动,比自然冻拔轻台结构的平均冻拔位移减小了98%,表明套筒装置隔离了冻拔力对轻台结构的冻拔作用,冻拔位移冻害被有效遏制。勘验装有套筒防冻拔冻害装置的试验轻台结构,未发生"错动""台板拉裂"等典型冻拔位移冻害,印证了套筒防冻害装置对防治轻台结构冻拔位移冻害有实效。

季冻土地区机场在季节变化过程中,受冻融循环影响,机场道面易出现裂纹、错台、断裂等形式的冻胀破坏,严重威胁机场飞行保障安全。为此,文中对东北地区2个新建机场道面冻胀行为进行持续观测,得到其冻胀变形规律,在此基础上结合现有理论研究,进一步探讨预防冻胀破坏的具体措施,为季冻土地区机场道面施工提供参考。

笔者选取黏土、粉质黏土、粉土质砂3种典型的季冻区土类,模拟实际工况采用GDS低温振动三轴仪试验测试不同冻融循环和围压条件下试样土的静力特征,并计算其抗剪强度指标,拟合出3种典型季冻土的黏聚力和内摩擦角变化曲线,对工程实际应用具有一定的理论参考价值。综合各项指标,3种典型季冻土的冻融循环稳定性顺序为黏土<粉质黏土<粉土质砂,为保证季冻区土基的安全稳定及性能要求,宜选择含砂类型的土作为基层。

我国季冻土分布广泛,跨越了我国一半以上的省份,随着经济的发展及国家"一带一路"战略的提出,季冻区的交通基础设施建设规模也越来越大。经调查统计,季冻土路基常常会出现冻胀、融沉、沉陷、翻浆、边坡滑塌等一系列的路基病害,威胁行车安全,造成严重的经济损失。因此从季冻土覆盖范围、经济发展、国家战略布局和季冻土路基灾害的角度上,研究季冻土的强度变形特性显得尤为重要。季冻土的相关研究很不成熟,截至目前,连基本的冻融循环下抗剪强度指标的变化模式都存在很大争议。造成争议的根源就在于季冻土试验技术的不成熟,这种不成熟表现在多个方面,缺乏季冻土试验标准以及受试验仪器限制等等。因此注重试验的研究才能合理揭示季冻土的强度变形特性。本文对冻融循环土试验技术、季冻土静力学本构理论、冻融循环土强度理论和季冻土残余应变理论中的几个关键问题开展研究,提出季冻土制样新标准,得到了冻融循环下土应力应变关系变化规律与抗剪强度指标变化模式,给出了抗剪强度指标计算公式,得到了更符合实际的季冻土残余应变发展模式与更符合实际的振陷参数。主要工作和成果如下:(1)发现了常规土制样标准对季冻土试验的不适用性,指出了冻结融化使试样密度离散性...