针对不同黏粒含量的高温冻土，基于Eshelby夹杂理论分析了冰含量与等效变形模量之间的关系，在此基础上引入模量比对现有的Monismith累积塑性应变模型进行修正，得到了一种新的高温冻土累积塑性变形预测模型，并采用室内试验结果进行验证。结果显示：模型数据与试验数据具有较好的吻合度。新提出的修正Monismith累积塑性应变预测模型表征了冰含量与土体变形模量之间的关系，其可以较准确地模拟高温冻土整个动应变过程，并且能够反映组构变化所诱发的高温冻土累积变形特征的不同。

为了实现冻土的应力-应变关系的准确预测，研究采用遗传算法（GA）、思维进化算法（MEA）和麻雀优化算法（SSA）对反向传播（BP）神经网络的初始权重和阈值进行优化。以温控三轴试验中冻土的温度、围压和轴向应变3个主要参数为输入，以其轴向应变所对应的偏应力为输出，建立了基于3种优化算法优化的BP神经网络预测模型。结果表明，MEA对于BP神经网络模型的优化性能最佳；MEA-BP均方根误差最小，预测值和实际值的拟合度（R2）接近于1,能够有效地对冻土的应力-应变关系进行预测。

深厚表土层井筒施工中较多采用冻结法来实施，其中无侧限抗压强度是冻结设计的重要的力学参数。由于室内实验的局限性及影响因素的复杂性，强度经验公式的适用性差。提出了采用高度集成的XGBoost算法来预测不同粒径分布冻土强度的方法，与其他经验公式方法相比，准确度较高。进一步的通过皮尔逊相关系数分析，分别研究温度、应变速率与冻土无侧限抗压强度的非线性相关性。结果表明，温度和无侧限抗压强度呈强负相关性；强度前期增速较大，中期增速平缓，后期增速较大。应变速率和无侧限抗压强度呈正相关性，强度对不同大小的应变速率敏感程度不同。应变速率较小时，强度略有增加；应变速率增大时，强度增幅增大。不同土体变化趋势相似，但粒径分布不同造成最终强度有差异。该研究可为冻结法施工中，土体的强度预测提供科学依据。

我国西北地区被季节冻土全覆盖，且近年来该区域地震频发。为研究我国西北地区季节性冻土场地的地震反应特性，开展了季节性冻土场地振动台试验，并建立了不同冻结深度的三维实体有限差分模型，对比分析了不同地震激励作用下的季节性冻土场地的地震反应特征和土体的动剪应力—动剪应变规律。结果表明：在地震激励下，冻土层的存在虽然有效抑制了地震动能量，但冻结期场地的水平位移与非冻结期相比明显较大，且竖向位移呈显著的层状震陷特征；冻土场地的峰值放大系数呈先增大后减小然后再增大的规律，并且冻土层深度越大其峰值放大系数越小。此外，通过土体的动剪应力—动剪应变关系可以发现，冻土场地地震反应具有明显的非线性特征，且冻土层的存在对地震能量具有一定的削弱作用。

人工冻土应力-应变曲线形态通常呈现软化型，传统的指数模型、双曲线模型不能描述软化型曲线，而复合幂-指数非线性模型(CPE模型)可以更好地反映人工冻土的单轴抗压强度的软化力学特性。以山东某矿区黏土为例，在-10℃、-15℃、-20℃3种温度下进行冻结黏土单轴压缩试验，得到其软化型应力-应变曲线，通过分析温度对曲线软化规律的影响，建立人工冻土CPE模型，并通过拟合的方法求得参数最优解，发现各模型参数与温度呈线性关系，根据温度对模型各个参数的影响规律，得到了考虑温度影响的应变软化型应力-应变曲线CPE模型。将建立的人工冻土CPE模型的计算结果与试验结果进行比较，结果表明：计算结果与试验结果吻合度较高，能准确地预测单轴压缩软化型应力-应变曲线的变化趋势。建立的人工冻土CPE模型参数较少，参数容易求解且具有明确物理意义，便于工程应用。

人工冻土可看成是理想固体和理想流体以某种比例进行的勾兑，其力学特性既不符合胡克定律，也不遵守牛顿黏性定律，而是遵守介于它们之间的某种关系，分数阶导数能够很好地描述这种勾兑效应。对合肥膨胀土在不同冻结温度下进行单轴压缩试验，得到冻结温度对应力-应变的影响规律。将分数阶导数引入指数模型，将它改进为人工冻土单轴压缩下应力-应变分数阶指数模型。通过对建立的模型两边取自然对数，得到不同温度下应力-应变线性方程组，求解建立方程组确定出分数阶导数模型参数。为进一步验证所建立模型的适用性，引用一组南京冻结粉质黏土三轴剪切试验，在分数阶系数中考虑围压的影响，将它改进为能考虑围压影响的应力-应变分数阶指数模型。将改进的人工冻土应力-应变分数阶指数模型的计算结果与试验结果进行比较，结果表明：计算结果与试验结果吻合度较高，能准确地预测单轴压缩、三轴压缩剪切应力-应变曲线的变化趋势。改进后的分数阶导数模型参数较少且有明确的物理意义，便于工程应用。当前的模型仅仅适用于应变硬化型，为了能进一步描述应变软化型的力学特性，下一步将在模型中考虑损伤进而建立应变软化型分数阶指数模型。同时，如何在模型中反映冻土的结构性与各向...

为研究应变率和含水率对冻土能量耗散的影响，通过■50 mm分离式霍普金森压杆（Split Hopkinson Pressure Bar）动力学试验，综合研究了不同冲击速度（4～10 m/s）、不同含水率条件（9%～18%）下冻结黏土的能量耗散特性。试验结果表明：（1）从耗散能的角度将冻土破坏吸能过程分为3个阶段：缓慢增长、快速增长和趋于稳定阶段；耗散能、反射能和透射能与入射能间呈一次函数正相关（R2>0.94）,且入射能、反射能、透射能和耗散能与平均应变率间也存在线性正相关关系（R2>0.87）;随含水率增加，能量反射系数、能量透射系数和能量耗散系数分别呈先递减后增加、先递增后减少和先递增后减少趋势。研究成果为冻土区爆破工程施工提供借鉴参考。

随着高原环境温度升高和道路负荷的加重，青海省冻土区公路病害频发，为提高冻土区公路使用寿命，以青海省S101公路沿线冻土地区路基土为研究对象，通过在升温作用下对不同初始环境负温度、振动频率和围压的冻土进行动三轴试验，研究了冻土温度逐年升高对冻土区公路抗振陷能力产生的影响。结果表明：不同初始环境负温度直接升温至相同温度，升温冻土的最大动剪切模量明显大于恒温冻土，升温冻土振陷量随初始环境负温度的降低而增加；冻土由同一初始环境负温度梯度升温时，冻土振陷量随梯度升温值的增加而增大，冻土动剪切模量随梯度升温值的增大而减小，升温冻土间累积应变差值随梯度升温值的增加呈先增大后减小的趋势；振动频率和围压的升高均会增大冻土的动剪切模量，同时提高冻土的抗振陷能力。可见，升温作用和梯度升温值的增大均会降低冻土抗振陷能力，因此在冻土地区进行公路建设时要综合考虑初始环境负温度、梯度升温、振动频率和围压耦合作用的影响，这将有助于提高冻土区公路的使用寿命。

利用霍普金森压杆装置进行动态冲击试验,研究了冻土材料在温度为-10℃、-20℃和-30℃,应变率为250 s-1、450 s-1和600 s-1时的力学性能,分析了冻土材料在此条件下的应力-应变曲线。研究发现,冻土材料有显著的应变率效应和温度效应,冻土强度不但随应变率提高而提高,而且随温度降低而提高;同时冻土材料有屈服现象,在加载后仍有一定的承载能力。

目前工业界采用人工识别的方法，对整条管线的惯性检测单元(IMU)应变检测数据进行逐段识别的做法存在耗时多、识别效率不高以及判断标准不一致等问题。鉴于此，通过建立机器学习模型，提出了弯曲变形危险管段智能识别方法，实现了对冻土区融沉变形管段的智能识别。首先统计了漠大一线冻土区管线中弯曲应变值超过0.125%的管段，包括弯头段、凹陷段和融沉导致的弯曲变形段等，使用1阶数字低通滤波法降低IMU应变检测数据中的噪声干扰，然后结合几何/漏磁检测数据截取IMU应变检测数据中不同管段类型的样本数据，从中提取了11种典型数据特征值，利用主成分分析法对11种特征值进行降维处理，最后建立决策树和随机森林模型进行识别分类。研究结果表明，不同管段类型的长度特征是影响模型分类效果的重要因素，在测试集中决策树模型出现了过拟合，识别准确率大幅下降，随机森林模型识别准确率达到了90%以上。该识别方法为管线完整性评价提供了技术基础。