近年来，冻结多孔介质在地球物理勘探领域引起广泛关注，以往冻土介质中波的传播特性研究多集中在1种或2种介质分界面处，为更直观地反映SH波在冻土层中的传播规律，基于冻结饱和多孔介质的波动理论，建立平面SH波入射下基岩上覆饱和冻土层的自由场地模型。结合Helmholtz矢量分解定理，通过建立动力刚度矩阵，获得饱和冻土中SH波传播速度的解析表达式。分析入射角度、入射频率、胶结参数、孔隙率、温度以及接触参数对SH波传播速度的影响规律。研究结果表明：SH波的传播速度随胶结参数和接触参数的增大而显著增大；整体上随孔隙率和温度的增大逐渐增大；SH波的入射角度对其传播速度影响显著，随入射角度的增大，传播速度呈非线性变化；不同入射角度随各参数变化下均有对应的速度峰值频率，动力响应变化加剧多集中在高频段。
冻土水热耦合问题因其控制方程的强耦合特性，使得相应的数值计算存在一定挑战，进而影响其在工程实践中的应用。根据能量守恒、质量守恒原理及土体冻结曲线，给出了考虑相变效应的冻土水热耦合理论模型，而后数学推导得到解耦的理论模型方程以便优化数值求解。基于COMSOL平台二次开发实现了冻土水热耦合过程的数值建模。使用兰新客运专线路基的实测数据进行数值计算的验证，并在拟合的地表边界条件下开展了该冻土路基水热耦合的数值分析。分析表明：（1）不同深度观测点对应的温度和含水率数值解与实测值具有较好的一致性，从而验证了所解耦的冻土水热耦合理论模型的可靠性。（2）土层对温度和含水率周期性变化时的幅值均有“削峰”作用，且不同深度观测点的温度和含水率正弦变化曲线均有一定的相位滞后现象。其中，温度幅值削峰和相位滞后是热传导过程的能量耗散引起，而含水率曲线的类似现象则可能是冰水相变改变土层渗透性的缘故。（3）近地表附近温度等值线较密，而远地表土层中温度等值线较疏，表明路基表层更易受外界温度波动影响。夏季时温度自上而下逐渐降低，而冬季时温度自上而下逐渐升高。（4）路基断面中含水率随着深度的增加而增大，约在含水泥粗粒土材...
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。
本文利用分离式霍普金森压杆（SHPB）装置探究冲击加载下含盐量和应变率对饱和含盐冻土动态强度的影响。试验结果表明，当含盐量介于0%～2%时，土体的动态强度大约随含盐量每增加1%而减小1.5 MPa；随应变率每升高250 s-1而增大2.0 MPa。从能量角度分析，土体冲击过程中的吸收能密度大约随含盐量每增加1%而减小0.1 J/cm3；随应变率每升高250 s-1而增大0.2 J/cm3。基于能量平衡和断裂理论，推导了饱和含盐冻土压缩膨胀拉伸破坏模型的动态强度理论计算式，计算结果与试验结果误差不超过10%，且能预测动态强度随含盐量和应变率的变化趋势，表明该理论可以揭示饱和含盐冻土的动态破坏机理，为工程实践提供理论基础和借鉴意义。
冻土渗透系数是冻土水热模型的关键参数。在当前数值计算过程中，多采用的是渗透系数经验模型，而经验模型的最大缺陷是其经验参数并不适用于所有土体。鉴于渗透系数理论模型具有较强的普适性，故考虑将渗透系数理论模型用于水热耦合计算。为评价理论模型的适用性，本文选取四组饱和冻土的渗透系数模型，以三个水热耦合模型算例为基础，通过比较渗透系数及冻胀变化趋势，对四组饱和冻土渗透系数模型的有效性进行分析。结果表明，理论模型预测结果受颗粒级配曲线及冻结特征曲线影响明显。四组理论模型均可以反映冻土渗透系数变化规律，而分形模型的预测效果最佳。推荐采用未冻水含量为变量，计算冻土渗透系数。研究成果可为准确预测冻胀提供基础。
为了更合理地评价地震作用下热锚管框架支护多年冻土边坡的稳定性，基于波动理论和极限分析上限定理，并结合似黏聚力理论和冻土边坡失稳破坏模式，推导了地震波在冻融双层介质交界面处的波形转换和透射反射系数，给出了P波或SV波作用下的热锚管框架冻土边坡体系地震动力稳定性计算方法，并结合算例进行了分析与验证。结果表明：新型热锚管支护技术与热棒、锚杆相比其可靠性更好，能够从热学和力学2个方面共同提高冻土边坡的稳定性，其换热能力越强、极限锚固力越大，冻土边坡稳定性也就越高；入射地震波强度增加，热锚管冻土边坡体系的稳定性降低，且提出的地震稳定性分析方法与动力强度折减法和传统拟静力法结果总体趋势较为一致。研究结果可为热锚管框架支护冻土边坡的抗震设计提供科学合理的依据。
为了更合理地评价地震作用下热锚管框架支护多年冻土边坡的稳定性，基于波动理论和极限分析上限定理，并结合似黏聚力理论和冻土边坡失稳破坏模式，推导了地震波在冻融双层介质交界面处的波形转换和透射反射系数，给出了P波或SV波作用下的热锚管框架冻土边坡体系地震动力稳定性计算方法，并结合算例进行了分析与验证。结果表明：新型热锚管支护技术与热棒、锚杆相比其可靠性更好，能够从热学和力学2个方面共同提高冻土边坡的稳定性，其换热能力越强、极限锚固力越大，冻土边坡稳定性也就越高；入射地震波强度增加，热锚管冻土边坡体系的稳定性降低，且提出的地震稳定性分析方法与动力强度折减法和传统拟静力法结果总体趋势较为一致。研究结果可为热锚管框架支护冻土边坡的抗震设计提供科学合理的依据。
为探索不同冻融循环次数和围压作用对季节冻土区路基土在不同含水率条件下的应力-应变关系及损伤机理，以辽宁阜新市某公路区间为试验路段，采用环刀法选取试验路段路基土样，通过冻融循环及三轴压缩试验，得到在不同冻融循环次数及围压作用下路基土的应力-应变曲线变化规律；根据损伤力学及统计学原理，将Weibull分布与Lemaitre有效应力原理相结合，建立了季节冻土区路基土损伤本构模型。结果表明：冻融循环作用可导致路基土试件强度降低，且随着试件含水率的增加，应力-应变曲线呈现由应变软化逐渐表现为应变硬化特征，试件最优含水率为应变软化与应变硬化的分界点；随着围压的增大试件强度增加，在冻融循环次数较少且围压较低时，试件的应力-应变曲线出现峰值应力，曲线表现出应变软化特征，在冻融循环次数较多且围压较大时容易出现应变硬化现象；经对比分析，所建立的损伤本构模型与试验应力-应变曲线吻合度较好，且模型所需参数均可通过三轴试验获得，说明该模型能够较好地描述季节冻土区路基土的应力-应变关系，具有实用性。另由试验结果可知，为降低东北地区冻融循环作用对季节冻土区路基强度的影响，提前做好路基的防排水工作对于路基冻融病害防治...
为了研究修筑公路对高海拔多年冻土层热状态的影响，开展了新藏公路多年冻土区路段沿线病害调查，在海拔5 400 m地带修筑了冻土地温监测断面与气象监测站点；对气温、地温、辐射强度进行了监测，依据监测结果计算了冻土上限处的热流通量，分析了多年冻土层地温变化特征；基于热传导和热扩散理论，建立了天然地基及普通路基下部多年冻土地温-深度理论预测模型。研究结果表明：多年冻土区公路病害主要由于沥青路面大量吸热导致，热棒、隔热层等主动、被动保护的手段虽有一定效果，但不能改变多年冻土的快速退化；研究区域天然地基与路基中心一天内温差最高达19.66℃,左、右路肩一天内温差最高为4.94℃,天然地基下深层多年冻土温度稳定在-6.0℃左右，路基中心下部深层多年冻土温度稳定在-5.6℃左右，路基下部相较天然地基温度变化更为剧烈，且等温层温度更高；研究区域的辐射强度在一天的10:00～18:00显著增强，在一年的3～6月为辐射强度的顶峰期，浅层地温主要受辐射强度的年周期变化影响；天然地基、路基中心、阴坡路肩与阳坡路肩下部多年冻土层年热流通量依次为-4 001、-14 649、-4 487与58 303 kJ·m
为了研究修筑公路对高海拔多年冻土层热状态的影响，开展了新藏公路多年冻土区路段沿线病害调查，在海拔5 400 m地带修筑了冻土地温监测断面与气象监测站点；对气温、地温、辐射强度进行了监测，依据监测结果计算了冻土上限处的热流通量，分析了多年冻土层地温变化特征；基于热传导和热扩散理论，建立了天然地基及普通路基下部多年冻土地温-深度理论预测模型。研究结果表明：多年冻土区公路病害主要由于沥青路面大量吸热导致，热棒、隔热层等主动、被动保护的手段虽有一定效果，但不能改变多年冻土的快速退化；研究区域天然地基与路基中心一天内温差最高达19.66℃,左、右路肩一天内温差最高为4.94℃,天然地基下深层多年冻土温度稳定在-6.0℃左右，路基中心下部深层多年冻土温度稳定在-5.6℃左右，路基下部相较天然地基温度变化更为剧烈，且等温层温度更高；研究区域的辐射强度在一天的10:00～18:00显著增强，在一年的3～6月为辐射强度的顶峰期，浅层地温主要受辐射强度的年周期变化影响；天然地基、路基中心、阴坡路肩与阳坡路肩下部多年冻土层年热流通量依次为-4 001、-14 649、-4 487与58 303 kJ·m