【目标】分析多年冻土区高速公路路基不同沉陷形态、行驶速度等因素对车辆乘员舒适性的影响，明确路基不同病害类型的分级控制标准。【方法】基于多年冻土区高速公路路表沉陷激光点云实测数据将不均匀沉陷细分为错台型沉陷、曲线型沉陷和拱起型变形，进一步采用CarSim仿真软件构建人-车-路耦合模型分析了不同类型沉陷对车辆加速度的影响规律。【结果】行车舒适性受行车速度、错台高度、曲线型沉陷深度、拱起的高度以及病害区纵向波长等因素的综合影响，其中错台病害对行车舒适性影响最大；同路况下，车身垂向加速度峰值随车速增加而增大；在曲线型沉陷与拱起病害中，行车舒适性与病害区纵向波长呈正相关，而与沉陷/拱起高度呈负相关；当纵向波长相同时，拱起病害应设定更严格的养护控制标准。【结论】应根据人体舒适性加速度阈值建立不同沉陷形态的分级控制标准，以有效指导沉陷处治和车辆限速管理。多年冻土区高等级公路不均匀沉陷发育路段全线限速应在80 km/h以下，病害严重路段限速60 km/h或更低；错台高度控制在1.5 cm以内；曲线型沉陷区纵向波长应大于7 m,沉陷深度控制在5 cm内；曲线型拱起区纵向波长应大于5 m,拱起高度控制在3...
中吉乌铁路工程规模大，沿线自然气候环境恶劣、海拔高差大、工程地质条件复杂多变，新地质构造运动强烈，属于高烈度地震区，给隧道建设带来重大地质安全风险挑战。文章在大量地质工作基础上，详细分析了铁路隧道面临的岩土工程特征及危害，包括高烈度地震和活动断裂带、高地应力、滑坡、危岩、多年冻土等10项工程地质问题，总结国内外类似工程建设经验基础上，提出针对性的工程设计原则和应对措施，研究成果可为中亚诸国以及我国新疆地区的铁路工程建设提供参考。
为研究渠基土在水分与温度变化下的力学特性与冻胀特性变化特征及在水分与温度变化下衬砌渠道的冻胀响应，本文通过对渠基土进行力学特性与冻胀特性试验，研究了不同水分、不同温度条件下渠基土力学特性和冻胀特性的变化规律。并以此为依据，采用有限元数值模拟，基于水热耦合变化，对渠基土冻胀下衬砌渠道冻胀响应进行了研究。结果表明：渠基土力学特性与冻胀特性在水热耦合下呈现出复杂性。温度差异小时，水分差异对衬砌渠道冻胀变形影响小。温度差异大时，水热耦合对衬砌渠道冻胀变形影响显著。-2℃、-12℃下，衬砌渠道最大冻胀变形相较渠道底部变形大54%、70%。温度差异越大，不同温度条件下法、切向冻胀力差距越大。-5℃下最大法向、切向冻胀力相较-2℃大175%、173%,-15℃下最大法向、切向冻胀力相较-5℃大408%、200%。水分差异相较温度差异对冻胀作用影响小。在水热耦合下，渠基土冻胀作用分布具有非均匀性特征且衬砌渠道裂缝发展与分布特征具有一定规律性。温度差异越大，不同水热条件下衬砌渠道冻胀应力差距越大。-6℃下最大冻胀应力相较-4℃大57%。-14℃下最大冻胀应力相较-6℃大183%。温度越低，水分越多，对衬...
南水北调中线工程自2014年12月全线通水以来已运行10个冬季，2020—2021年度冬季为冰情第二严重的冬季，具有较大的研究价值。沿线冬季气温、输水流量和水温是输水渠道冰凌生成的两大关键驱动因子，流量越小、气温越低越易生成冰凌。该冬季沿线闸站输水流量约占其渠段设计流量的40%～52%,并总体保持稳定，其中，陶岔闸输水流量175 m3/s,岗头闸输水流量51 m3/s,北拒马河闸输水流量26 m3/s。该冬季气候具有前期偏冷、后期回暖早的特点，尤其2021年1月6—8日出现历史罕见强寒潮过程，保定站最低气温达-22.0℃,3 d滑动气温为-10.2℃,沿线多个气象站接近建站以来的最低值，导致流冰和冰盖等冰情发生。岗头隧洞至北拒马河暗渠为封冻冰盖渠段，呈非连续冰盖分布，冰盖累计长38 km,最大冰厚16.0 cm,封冻历时10 d。该冬季冰盖具有生成发展速度快，开河时间早，持续时间短的特征。
【目标】随着多年冻土区路基工程建设活动增加，形成了大量路堑边坡，因此有必要对冻融作用下多年冻土区路堑边坡的稳定性进行分析。【方法】针对其随机性、小样本、非线性等特点，利用支持向量机、随机森林和梯度提升3种算法构建基础模型，并采用Voting集成学习技术将它们组合，构建了4个多年冻土区路堑边坡安全系数预测模型。【数据】为了反映冻土区边坡的特殊性，引入了活动层厚度和冻融损伤系数，并结合了普通边坡稳定性影响中的4个关键指标(边坡坡度、土体重度、黏聚力和内摩擦角),确定了6个输入指标。利用25组数据对4个预测模型进行了训练和测试，并采用最小均方误差评价了模型预测效果。【结果】支持向量机模型的最大相对误差为9.61%,随机森林模型的最大相对误差为―6.23%,梯度提升模型的最大相对误差为4.44%,而Voting集成学习模型的预测值与实测值最大相对误差为―0.51%。相对于单一预测方法，Voting集成学习模型能够更加准确地预测边坡安全系数变化趋势。【应用】Voting集成模型可以更好地描述边坡稳定性与其影响因素之间的非线性关系，更适于实际工程应用。研究成果为多年冻土区路堑边坡稳定性评价提供了一...
生活垃圾焚烧炉渣是由生活垃圾焚烧产生的副产物，试验以生活垃圾焚烧炉渣、水泥、石子等为原材料，采用正交试验法分析炉渣混凝土的抗压强度和弹性模量，并探讨加入生活垃圾焚烧炉渣后混凝土的微观形貌变化。通过对比冻融作用下混凝土性能的变化，分析炉渣混凝土用于寒区道路工程的可行性。研究结果表明：养护时间和生活垃圾焚烧炉渣的掺量是影响混凝土力学性能的主要因素。当掺入微量炉渣时，混凝土抗压强度降低，当掺量增加，混凝土的抗压强度随之增加，但当掺量增加到一定阈值时，混凝土的抗压强度又随之下降。总的来说，在混凝土中加入适量的生活垃圾焚烧炉渣可以在保证混凝土最终强度的前提下利于混凝土早期强度的形成，最优替代率范围为33.0%～49.5%。此外，在冻融循环作用下，炉渣掺量适当的混凝土，其抗冻融耐久性明显优于普通混凝土，最优替代率范围为24.8%～41.3%。综上，生活垃圾焚烧炉渣可用作寒区道路工程混凝土骨料。
为准确客观地评估多年冻土公路路基稳定性，构建了以冻土特性、地质环境、气候条件和工程状况为准则层，包含12个指标的评价体系。选取7个区间的多年冻土公路路基作为样本，通过G1法和熵权法分别计算各指标的主、客观权重，并采用博弈论方法确定各评价指标的综合权重。通过物元变换构建了冻土公路路基稳定性等级的物元体系，计算各指标的关联度。将博弈论组合赋权和物元可拓模型相结合，构建了一种新型的多年冻土公路路基稳定性评估模型，对7个区间多年冻土公路路基的稳定性进行评估。结果表明：年平均地温、工程措施、路基高度、年平均气温和含冰量是影响冻土稳定性最主要的因素；基于博弈论组合赋权和物元可拓模型的多年冻土公路路基稳定性评价方法，克服了G1法赋权中主观随意性带来的偏差，同时也避免了熵权法过于依赖指标数据而忽略指标重要性的问题，这使得多年冻土路基稳定性评估中的指标权重更加科学合理；评价结果与实际路基的变形监测数据吻合度较高，验证了该模型的科学性和有效性。
深厚含土重冰层是极限性不良地质,在其上修建路基会面临严重的冻胀和融沉病害,威胁车辆的运行安全。为此探究了将聚氨酯高聚物材料(PU)用作路基的保温隔热层以防止冻融病害。进行了PU的隔热性能试验,分析密度和冻融循环次数对PU导热系数的影响。开展了重冰层冻土路基保温隔热模型试验。研究了普通路基、单层PU板路基和双层PU板路基在冻融过程中的温度分布特征,定量描述了PU的隔热效果。研究结果表明:PU的导热系数与自身密度呈正相关,与冻融循环次数也呈正相关;PU的密度越低,其导热系数受到冻融循环的影响越大;PU的密度越高,其隔热性能越能在多次冻融循环中保持稳定;冻结时,普通路基的热通量是单层和双层PU板路基的1.7倍,融化时,普通路基的热通量是单层PU板路基的2.1倍,双层PU板路基的2.8倍;PU板具有保温隔热能力,可以抬升路基的冻结深度,减少冻胀病害,延长路基的冻结过程,避免融沉病害;双层PU板比单层PU板表现出更优秀的隔热效果。
冰盖糙率是确定渠道冰期输水水位和流量关系的基础参数，一直是明渠冰工程研究的重点之一。鉴于当前大型混凝土渠道冰盖糙率研究成果相当匮乏，以南水北调中线总干渠石家庄以北唯一无输水建筑物的唐河节制闸—放水河节制闸渠段为研究区域，依据全线通水以来唯一生成全渠段封冻冰盖的2016年1—2月逐日水位和流量实测数据，采用伯努利能量方程和谢才-曼宁公式推求渠道糙率，定性定量分析封冻前后渠道糙率变化特征。结果表明：（1）研究渠段畅流期渠道糙率nb为0.016 7,封冻期冰盖综合糙率nc为0.014 6,冰盖下表面糙率ni为0.011 8。（2）由于水力磨蚀作用，封冻期冰盖糙率随时间呈波动减小的趋势。（3）渠道一旦生成封冻冰盖，输水能力大幅降低，仅占渠道设计流量的66.7%。该研究给出了大型混凝土渠道封冻冰盖糙率和输水能力降低的确切数值，以期为冰期输水调度和类似工程设计提供科学依据。
针对中国寒区气候寒冷、全年平均气温低的气候特点，采用5℃、10℃、20℃、30℃分别模拟低温、室温和中温养生条件下水泥改良湿陷性黄土的现场养生条件，基于室内试验分析养生环境温度、水泥掺量、养生龄期对水泥改良黄土RCBR（加州承载比）、无侧限抗压强度、动态回弹模量的影响规律；进而采用冻融循环试验和动水冲刷试验研究水泥掺量和养生温度对水泥改良黄土抗冻融耐久性和抗冲刷性能的影响。结合室内试验成果，将4%和5%水泥改良黄土应用于填筑高速公路上路床和下路床，并测试试验段水泥改良黄土路床顶面的回弹模量、FWD动态回弹弯沉和贝克曼梁静态回弹弯沉，最终建立路床顶面回弹模量与实测弯沉以及动、静弯沉之间的拟合关系。结果表明：水泥改良黄土的RCBR、无侧限抗压强度和动态回弹模量等力学指标均随养生温度的增加和水泥掺量的增大而持续增大；经历9次冻融循环后水泥改良土的动态回弹模量趋于稳定，综合考虑水泥改良黄土的抗冻性、抗冻融耐久性和经济性，推荐适宜的水泥掺量为4%～5%，寒区5℃、10℃环境温度施工的水泥改良土动态回弹模量折减系数可取0.80～0.85、0.90～0.9...
