为探究微型水泥钢管桩在多年冻土地区的适应性，以某输油管道阀室建筑基础项目为依托，通过现场试验和数值模拟研究桩基的承载模式及桩周土的回冻规律。研究表明，桩基荷载沉降曲线变形较缓，承载模式表现出摩擦桩特性，且承载力满足设计要求；水泥入模温度5℃，施工完成后，桩周土体融化圈在第5d时达到峰值，第36d完全消失，桩周土体重新回冻；桩基水化热影响最大半径因位置差异而存在不同，桩周土体初始温度最高的位置影响半径最大，约为2.9倍桩径；与大直径桩基相比，微型水泥钢管桩的回冻时间和影响半径分别约为大直径桩基的1/4和1/3。研究结果表明，在多年冻土地区微型水泥钢管桩具有较好的适应性。

在季节性冻土区的光伏发电项目建设过程中，冻土的冻胀融陷作用常严重弱化光伏支架桩基础的承载力。依托某拟建于季节性冻土区的光伏电站，通过现场试桩试验，分析了单根钢桩竖向抗拔静载试验、水平静载的试验结果，系统分析了不同桩型、桩深的承载特性，并判断是否符合设计标准；提出“引孔+回填”施工工艺，研究其对钢桩基础抗拔承载力的提升效果。试验结果表明：引孔后回填砂和水泥至孔深90%的施工工艺对光伏支架桩基础的极限抗拔承载力提升效果最优。以期试验结果为类似光伏支架桩基础工程提供参考和借鉴。

热棒是多年冻土区对路基进行热防护的重要措施之一,但相关规范中没有给出热棒路基的设计计算方法,已建热棒路基的设计主要是借鉴以往的工程经验。通过现场监测与计算,分析了冻土路基的热量收支特征,发现冻土路基在暖季处于吸热状态,而在寒季处于放热状态,年内总体处于吸热状态。地基多年冻土融沉的本质原因是路基的吸热量大于放热量导致的热量正积累。基于此,从路基热量收支平衡的角度出发,提出了一种新的热棒路基设计计算方法,其基本原理为确保热棒年内放热量不小于路基的年净吸热量。对青藏高原多年冻土区的热棒路基进行了现场试验监测,结果表明,热棒路基的沉降量明显小于普通路基的沉降量,热棒路基提高了地基多年冻土的稳定性,控制住了路基沉降变形。提出的热棒路基设计计算方法理论明确,参数获取简便,具有较强的工程应用价值,可在多年冻土区热棒路基设计中推广使用。

多年冻土区灌注桩修筑过程中,混凝土携带的热量和水化热会对周围冻土产生强烈的热扰动,由于基础在回冻前承载力非常小,因此桩基的快速回冻已成为该地区基础设施建设中备受关注的问题。为解决该问题,创新性地提出人工冷却法在多年冻土区灌注桩中的应用,以实现基础的快速降温和回冻,并在青藏高原北麓河进行现场人工冷却灌注桩试验。试验结果表明:人工冷却降温效果显著,试验进行到第2天,基础周围土体温度已经降至天然场温度以下;随着冷却试验的继续进行,基础和周围土体的温度会进一步降低;人工冷却有效降低了土体温度,并增加了桩基周围土体的冷储量,冷却试验结束后的第7个月试验桩的平均界面温度为-0.6℃,无冷却措施桩对应的平均界面温度为-0.37℃。承载力计算结果表明:人工冷却可以快速、大幅提高桩基的承载力,通过该措施的应用,试验桩的承载力可提高至2 231kN,而无冷却措施桩对应时刻的承载力仅为549kN;该措施有效缩短了冻土区灌注桩施工的后续等待时间,经过人工冷却的桩基承载力很高,冷却结束后即可进行上部荷载的施工。人工冷却可作为冻土地区桩基快速施工中的一种重要方法和有效途径,其不仅能够解决灌注桩对冻土产生热扰动这一...

为探求川西高原季节性粗颗粒冻土道路边坡普遍出现不同程度表层破坏的原因,选取康定新都桥附近公路边坡,采用多种测试手段,对边坡的变形、气温、地温和地下水变动等特征进行长期现场观测试验。研究结果表明:边坡土体冻融仅发生在边坡的浅表层,冻融深度大致在0.5～1.0 m之间;边坡最大变形方向与地下水流向存在明显的相关性;气候特征,特别是降雪与边坡的破坏有直接关系。在冻结融化和积雪消融条件下,试验边坡变形突增,直至在坡面表层1 m范围内产生滑塌。川西高原季节性粗颗粒冻土边坡的破坏,是表层冻融和融雪下渗的结果。

多年冻土区路基防护技术是冻土科研人员长期研究的重点,普通重力式热管作为主动防护技术之一,在青藏铁路、青藏公路的路基病害防治中起到了重要作用。本文基于多年冻土区现场试验,对研发的新型直埋式制冷装置与普通重力式热管的制冷效果进行对比分析。结果表明:直埋式制冷装置可以弥补普通重力式热管在暖季不能工作的缺陷,能在暖季和寒季同时带走活动层中的热量,增加冷储量,有效保护多年冻土。在活动层中,直埋式制冷装置比普通重力式热管的侧壁月均地温在寒季和暖季分别低0.68℃、0.19℃;在多年冻土层中在暖季低0.23℃。分别在暖季和寒季,直埋式制冷装置的积温是普通重力式热管积温的1.3倍和1.2倍。直埋式制冷装置比普通重力式热管对活动层的制冷效果更优。

合理的防冻胀基床结构是季节性冻土地区高速铁路防冻胀的关键。本文通过开展哈大高速铁路正线与线外现场足尺试验,对局部保温措施与全断面保温措施的有效性进行了研究。试验结果表明:路肩和线间局部保温措施只能减小保温部位的冻结深度和冻胀,不能抑制轨道结构处的冻胀,不适用于季节性冻土地区高速铁路防冻胀设计;全断面保温措施能够降低轨道结构处的冻结深度和冻胀,有较好的防冻胀效果,季节性冻土地区高速铁路路基可采用全断面保温基床结构进行防冻胀设计。

多年冻土区路基防护技术是冻土科研人员长期研究的重点。基于多年冻土区现场试验,对研发的新型机械式制冷热管与普通热管的制冷效果进行对比分析。结果表明:(1)机械式制冷热管可以弥补普通热管在暖季不能工作的缺陷,能在暖季和寒季同时带走活动层中的热量,增加冷储量,有效保护多年冻土;(2)分别在寒季和暖季,机械式制冷热管比普通热管的侧壁温度在活动层中低2. 77～0. 39℃、1. 22～0. 13℃,在多年冻土层2. 0～6. 0 m深度范围中低3. 24～0. 52℃、0. 55～0. 12℃,机械式制冷热管年均温度比普通热管年均温度在活动层和多年冻土层中均低0. 74℃;(3)分别在暖季和寒季,机械式制冷热管的积温是普通热管积温的1. 4倍～2. 1倍、1. 4倍～1. 8倍,机械式制冷热管的年积温是普通热管年积温的1. 9倍。研究成果可为新型机械式制冷热管技术在多年冻土热稳定维护中的应用提供理论依据。

以季节冻土区青藏铁路环青海湖段路基冻害为背景,通过选取典型冻害断面,从水分、温度和土性三个方面分析了环湖段路基冻害成因。根据路基病害处理中成熟应用的注浆和注盐法,提出采用钻孔埋管注盐法整治路基病害技术,通过现场冻胀观测,检验注盐法整治路基的有效性。结果表明:环湖段路基冻害主要是由于路基土体内存在一层低液限低渗透性的粉质黏土,黏粒含量高,含水率大,冻深最大为1.5 m,粉质黏土层冻结,引起路基冻胀。结合现场试验段,对用盐量、盐的成分、施工工艺与参数提出合理的施工建议。现场冻胀监测表明,钻孔埋管注盐段路基的冻胀量明显降低,可用于季节冻土区路基冻害的整治治理。

为了解路基填筑对路基下多年冻土热状况的影响程度,在国道214沿线典型地段设置了监测断面,在天然场地路基中心、左右路肩及左右坡脚等处布设了测温孔。采用现场监测和数值模拟相结合的方法,分析了国道214沿线路基下伏多年冻土热状况长期变化情况。研究结果表明:多年冻土区修筑普通路基以后,多年冻土地温逐渐升高,路基下多年冻土发生快速融化;开始融化的时间提前,完成回冻的时间有所延后;针对K369+210断面,左路肩、路基中心以及右路肩下8m处升温速率分别为0.040,0.050,0.047℃·年-1,人为上限下降速率分别为16.82,25.36,16.73cm·年-1;在考虑全球气温升高的情况下,多年冻土温度持续升高,路基下多年冻土处于持续退化状况;年平均地温越高,人为上限下降的幅度越大;在路基运营30年内,多年冻土上限仍处于下降状态,这将严重威胁多年冻土路基的安全运行;需要及时采取措施主动冷却路基来保护冻土,避免产生更大的融沉变形,从而保障路基正常运营。