为提高多年冻土区公路工程施工组织决策的合理性,针对目前普遍采用的几种特殊结构路基,包括隔热层路基、热棒路基、片块石路基、通风管路基等,分别对其施工难点项目、施工机械组合、专用机械设备进行了分析。在上述分析结果的基础上,采用测算及现场调查的方法,得出每种工程措施的单日主要工程完成量,再将主要工程完成量折合成长度(按宽度10m、高3m路基工程量折合),与普通填土路基单日完成长度对比,来比较不同工程措施的施工效率。结果表明,隔热层路基、热棒路基、片块石路基及通风管路基施工效率分别为:85.6%、24%、18%和14%。将各种工程措施按照施工难易程度、专用机械设备项目和施工效率三项汇总可以得到,隔热层路基施工效率最高,其次分别为热棒路基、片块石路基和通风管路基。通过上述研究,为工程管理人员提供一定的决策依据。

【目标】在全球升温的背景下，青藏高原多年冻土区在役公路面临路表沉陷、路侧积水、地基富水、融化夹层增厚以及多年冻土持续退化等一系列问题，为了有效应对这些问题给在役路基病害治理改造带来的严峻挑战，亟需在现行设计原则基础上提出更加精细化、适应性更强的设计与处治理念。【方法】对国外多年冻土区地基设计方法的发展脉络和中国多年冻土区公路路基设计方法的发展演进过程进行了梳理，并根据最新的现场调查数据分析了青藏高原多年冻土区在役公路路基沉陷病害的成因和现行设计体系需要完善的内容。【结果】建议在现有“保护冻土”、“允许融化”两大设计原则的基础上发展和完善“预先改善地基条件”的第3类设计原则，针对性提出了“处治冻土地基”的理念，并给出了与之匹配的多年冻土区公路路面-路基-地基协同设计方法，以更精细地考察气候变化诱发地基性状改变对路基变形和稳定性的影响。【结论】根据现有路堤处治技术、浅层地基(0～3 m)处治技术、深层地基(>3 m)处治技术的类型、特点、工程应用情况及效果，指出当前亟需攻克的技术包括水文地质的精细化勘察、工程地质评价指标体系的完善、多年冻土地基处治措施长期效能表征体系的构建、新型冻土...

为了快速和直观地掌握新型框架锚杆支护下多年冻土边坡的冻融规律，基于水-热-力耦合理论，考虑多年冻土边坡冻结和融化规律，在考虑风速影响下建立了新型通风锚杆支护边坡冻胀、融化固结耦合控制方程，并通过伽辽金法和有限差分法对这些控制方程进行相应的空间域和时间域的离散，进而编制了有限元软件，从而建立了新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡水-热-力耦合模型，并采用室内模型试验验证了所建立模型的可靠性.利用该模型对新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡进行了计算，研究结果表明：(1)在新型框架通风锚杆支护下，坡面及锚杆周围的温度明显低于坡体内部，且锚杆周围的温度分布呈现波浪线形态；在融化期间，坡面温度相对升高，然而锚杆周围的温度仍然低于坡体内部.(2)经过长期的冻融循环，边坡产生了不可恢复的变形，且变形逐年累加.(3)在冻融循环周期内，锚杆轴力表现为逐渐增大、然后减小的趋势，其受到的冻胀力超过融土土压力.该计算模型可为新型框架通风锚杆的设计计算提供理论指导.

为探究高含冰量冻土在高温作用下的融化过程和水热变化，在负温环境箱内将干土、冰晶、水按配合比制成温度为-1.5℃，体积含冰量分别为20%、30%、40%和50%的4种冻土，然后利用自制的高功率加热管对4种高含冰量冻土进行了预融对比试验并通过传感器对冻土解冻过程中土体的温度和体积含水量进行实时监测，分析了加热管作用下冻土温度和水分随时间的变化规律以及融化速率；在此基础上，通过现场试验验证了高功率加热管用于预融深层高含冰量冻土的有效性和可靠性，并利用静力触探试验（CPT）判断了土体的融化范围。研究结果表明：加热棒作用下冻土的融化过程可以分为3个阶段，即冰水相变融化阶段、升温阶段和降温阶段；冻土融化由温度梯度和湿度梯度下共同作用引起的水热迁移主导，土体的最高温度随着含冰量和径向距离的增加逐渐减小；高温作用对径向为0～5cm处的融土水分具有显著驱动作用，在加热时间内径向为5cm处冻土的含水量在达到设计含水量之后逐渐减小；冻土在0～5cm范围内的融化速率远大于其他范围且融化速率随着径向距离和含冰量增加而大幅减小；通过水分场判断冻土的融化时间和范围具有一定的滞后性，其会低估冻土的融化速度和范围，建议...

为缓解冻土区水利工程施工进度控制难问题,提出一种基于量子布谷鸟算法的冻土区水利工程施工进度优化方法。考虑成本、技术水平、资源及冻土环境等因素对施工进度影响,以工期最短、成本最小和质量最高为目标,构建冻土区水利工程施工进度优化模型。为提升模型求解效率,采用量子搜索改进布谷鸟算法予以求解。以水利枢纽为研究对象,设置三种情景验证模型有效性,结果表明：该方法能针对不同施工情景实现进度优化。结果可为实际施工提供理论基础。

桩侧土体的性质与分布、桩体长径比是影响桩基础荷载传递规律的主要因素。桩周土体强度高、塑性强，且受含冰量和温度的直接控制，是冻土区桩基础的独有特征。充分理解冻土区桩基础的荷载传递规律及影响因素，不仅有助于冻土区基础工程的设计施工，而且对桩基础变形防控有重要指导意义。利用界面库仑摩擦模型和可以反映土壤塑性的Drucker—Prager准则，模拟计算了不同条件下冻土桩基础的荷载传递过程和承载力变化。结果表明，冻土区桩基础的荷载～位移曲线分为线性段、加速段、破坏段；降低土体温度、减小桩径可以降低线性段的变形斜率，提高极限荷载；而增加桩长会增大极限荷载，但不会显著影响线性段的变形斜率。总体而言，侧摩阻力在线性变形段呈R形分布并由上向下逐步发挥，在极限荷载后呈现正梯形分布；温度越低，桩径越小，桩越长，则桩侧中下部侧摩阻的滞后效应就越显著；桩侧土体热力性质的差异及分布，扩大了侧摩阻力分布的异化特性；桩侧上部土体温度越低，越有利于冻土桩基础的承载性能。

桩侧土体的性质与分布、桩体长径比是影响桩基础荷载传递规律的主要因素。桩周土体强度高、塑性强，且受含冰量和温度的直接控制，是冻土区桩基础的独有特征。充分理解冻土区桩基础的荷载传递规律及影响因素，不仅有助于冻土区基础工程的设计施工，而且对桩基础变形防控有重要指导意义。利用界面库仑摩擦模型和可以反映土壤塑性的Drucker—Prager准则，模拟计算了不同条件下冻土桩基础的荷载传递过程和承载力变化。结果表明，冻土区桩基础的荷载～位移曲线分为线性段、加速段、破坏段；降低土体温度、减小桩径可以降低线性段的变形斜率，提高极限荷载；而增加桩长会增大极限荷载，但不会显著影响线性段的变形斜率。总体而言，侧摩阻力在线性变形段呈R形分布并由上向下逐步发挥，在极限荷载后呈现正梯形分布；温度越低，桩径越小，桩越长，则桩侧中下部侧摩阻的滞后效应就越显著；桩侧土体热力性质的差异及分布，扩大了侧摩阻力分布的异化特性；桩侧上部土体温度越低，越有利于冻土桩基础的承载性能。

【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...

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。

近年来全球升温明显，多年冻土退化趋势显著。为研究多年冻土退化对桩基础竖向承载力的影响规律，建立了考虑多年冻土退化效应的桩基础有限元模型，分析了多年冻土区季节活动层厚度的改变对桩基础竖向承载力的影响规律。结果表明，随着季节活动层厚度的增加，桩基础的竖向极限承载力呈现减小的变化趋势；不同季节活动层厚度工况下桩基础的最大应力均出现在桩头位置，最小应力均出现在桩底位置，并且随着荷载的增大，桩基础最大应力出现的区域呈现出由桩头位置逐渐向桩底位置扩大的趋势；当季节活动层厚度相同时，随着荷载的增加，土体应力整体呈增大的趋势，且最大应力出现位置均呈现出随着荷载的增大从桩身周围土体向桩底土体转移的趋势。