基于静钻根植桩结构特点，利用ABAQUS建立三维有限元模型，开展静钻根植桩在冻土区的桩基承载特性数值模拟研究，分析竖向荷载下桩基荷载传递机理，讨论桩周冻土温度、桩周水泥土厚度和水泥土黏聚力对竖向承载特性的影响。结果表明，水泥土外壳是桩基承载力的关键，其竖向应力变化复杂；水泥土扩大头底部竖向应力较顶部增大了43%左右；竹节上下部位会发生应力突变，水泥土外壳竹节凹陷处下部较上部应力平均增大27.5%。桩周冻土常温与负温条件下桩基承载特性具有一定差异；桩周水泥土厚度应介于100 mm到0.5倍预制芯桩桩径之间；水泥土黏聚力在300 MPa左右对桩基承载力最有利。

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。

为研究多年冻土区铁路桥梁桩基础在竖向荷载作用下的承载性能及荷载传递机理，以多年冻土区广泛存在的高桩承台基础为研究对象，通过室内缩尺模型试验结合有限元方法分析桩基础几何尺寸和多年冻土温度对桩基础竖向承载性能的影响。结果表明：增加桩长能减小桩基础的沉降量并提高桩基础的极限承载力，桩长从1.5 m增至3.0 m过程中，每增加0.5 m，桩基础极限承载力分别增加41%,23%和15%，且能够减小桩基础端承力及其占比，但对桩基础的轴力、桩身应力和侧摩阻力的分布规律影响较小；多年冻土的存在对桩基础承载性能的提升更为显著，其中侧摩阻力发挥重要作用，且多年冻土的温度越低，其提升效果越明显，在多年冻土层温度为-5和-9℃时，桩基础的极限承载力分别为125.9和199.5 kN，相较于融土条件分别提升了2.98和5.31倍；桩基础在多年冻土层中的最大侧摩阻力分别约为300和500 kPa，是上部融土层的2.1和3.5倍；在上部融土层和多年冻土层的交界处桩身轴力、侧摩阻力、土体应力均发生明显变化。

为揭示冻土温度、流变特性对桩基承载性能的作用效应，进行温度、流变响应试验分析，采用自行设计的大型冻土桩基承载性能试验装置，开展了不同地温、不同加载过程下桩基承载特性模型试验，分析了轴力与侧摩阻力的温度、流变响应。结果表明：地基温度对桩基刚度具有显著影响，温度较高(约-3℃)时，刚度仅为温度较低(约-6℃)时的1/10。其次，温度较低时，轴力沿深度迅速衰减，侧摩阻力呈上大下小，桩体上部(约1/3)主要承载；温度较高时，轴力分布平缓，深部侧摩阻力发挥程度相应提高。再者，流变效应对侧摩阻力的发展、变化存在显著影响，持荷阶段流变导致的侧摩阻力降低逾200 kPa。此外，流变效应亦受地基温度及荷载水平的影响：地温较高时，流变导致的侧摩阻力松弛近乎初值的50%;荷载水平升高时，流变效应呈现先增大后减小的趋势。冻土地基中桩基础承载性能具有显著的温度、流变响应，实际工程设计、运维必须予以考虑，研究结果可为工程实践提供理论支撑。

为了研究浅层多年冻土的承载特性以及青藏高原多年冻土区的公路路表变形规律，并探讨浅层多年冻土承载特性与路表变形行为之间的潜在联系，选取代表性区域进行现场路表变形勘测和静力触探原位测试，得到了路表变形最大值及所处地层静力触探贯入参数。结果表明：冻土地层比贯入阻力和锥尖阻力随深度分布均具有分层的特点，包含软弱层和持力层；冻土地层比贯入阻力或锥尖阻力越大，静力触探试验可贯入深度越小，相应区域的承载能力越强，路表沉降变形越小，而冻土地层侧壁摩阻力与路表沉降行为相关性较弱；当静力触探试验达到贯入极限深度时，冻土地层比贯入阻力约为37 MPa,锥尖阻力约为22 MPa;路表变形的严重程度受冻土地层比贯入阻力或锥尖阻力的较小值及两者地层厚度共同影响，冻土地层比贯入阻力或锥尖阻力越小，且该区域厚度越大，相应路表变形越严重；基于冻土地层比贯入阻力和锥尖阻力提出包络面积比的概念以评价浅层多年冻土的承载能力，标准值相同的情况下，Ps-d曲线或qc-d曲线的包络面积比越大，多年冻土地层承载能力越强，路表沉降风险越小；分别建立Ps-d曲线和q

多年冻土地基由于大直径钻孔灌注桩桩身混凝土水化热造成桩周冻土融化,而桩体混凝土灌注初期桩土体系不具备冻结强度,导致钻孔灌注桩初期承载力很低。研究低温多年冻土地基大直径钻孔灌注桩未回冻状态的承载力和变形性质,可为工程施工工期安排提供技术依据。结合青藏铁路索南达杰特大桥工程进行低温多年冻土大直径钻孔灌注桩地温测试及现场静载试验,为此设置桩土界面测温孔（SB）、桩侧测温孔（SC,距离桩壁30 cm）以及未受施工扰动的基准地温孔（JZ）。获得夏季灌注桩混凝土入模温度为11℃,不同龄期桩土体系的地温分布,并分析桩土体系的回冻过程。测试数据表明:混凝土灌注完成30 d以后,桩顶至地表下2 m为正温,地表下2 m到桩底桩身表面均为负温,在-0.43℃-1.26℃范围内变化;灌注50d以后,桩土界面地温逐渐降低,为-1.0℃-1.85℃,与未受扰动天然地基地温相比,桩土体系尚未完全回冻。同时进行不同地温条件下基桩的现场静载试验,分析竖向承载力、变形及桩侧摩阻（或冻结力）分布特性。当加载到最大荷载（7 600 kN）时,桩顶竖向位移达到4.93 mm,卸载后未...

为评价青藏交直流联网工程冻土地基杆塔基础稳定性,进行了粗粒冻土地基装配式真型基础在竖向上拔与水平荷载或下压与水平荷载共同作用下的载荷试验,试验基础施工采取与工程基础尺寸、施工工艺和时期一致的原则,根据试验结果,分析了基础极限及破坏状态,研究了荷载与位移关系曲线特征及承载特性,求得试验基础的承载能力及"土重法"上拔角等设计参数的取值。试验研究结果表明,试验荷载作用下粗粒冻土装配式基础因水平位移过大而失稳,荷载与位移关系曲线表现为非陡降型,活动层冻结状态时地基强度及基础承载性能优于融化状态,粗粒冻土地基上拔角大于13°,装配式基础承载力满足设计要求。

为研究青藏高原多年冻土区钻孔灌注桩在未回冻状态下基桩承载力和变形性质,解决后续承台、桥墩(台)的施工、上部结构的铺架以及对工期的影响等问题,本文结合青藏铁路以桥代路特大桥工程进行高温细颗粒多年冻土钻孔灌注桩的现场静载试验,根据现场地温测试及静载荷试验资料,分析了桩-土体系回冻过程及其回冻过程中桩侧摩阻(或冻结力)的分布,获得钻孔灌注桩灌注后不同地温条件下的竖向承载力及变形性质,为后续工程的施工提供技术依据。