冻土-结构物界面力学行为是工程设计的重要依据，界面的力学性能受应力状态的影响。为了探究三维应力对界面力学特性的影响，开展-5℃下不同围压、粗糙度和含水率的冻土-钢三轴剪切试验，分析冻土-钢界面力学特性和抗剪强度参数指标；设计不同因素的正交试验，对各因素进行显著性分析。结果表明：含水率和粗糙度对界面抗剪强度的影响均呈先增后减的趋势，围压与界面抗剪强度呈正相关；含水率低于最优含水率时，应力-应变曲线为强应变软化型，高于最优含水率时，应力-应变曲线为弱应变软化型；冻土-钢界面抗剪强度影响因素由强到弱依次为：含水率、温度、粗糙度和围压。基于损伤力学模型，给出了考虑围压、粗糙度和含水率影响的冻土-钢界面损伤力学模型，该模型可以较好描述峰值强度前的剪应力-位移关系。研究结果可为明晰冻土与结构物界面的极限承载力提供参考。

随着西部大开发和振兴东北战略进一步深化，各种寒区工程得以大规模修建。为了保证建、构筑物的寿命，使其在服役期内能够保持正常的工作状态，要求冻土和结构物具有良好的冻结强度和稳定性，冻土-结构接触面特性是冻土力学特性最直接的反映，而接触面粗糙度是影响这一特性的重要因素。因此主要从粗糙度出发，根据国内外现有冻土-结构接触面剪切试验研究成果，从粗糙度的评定、粗糙度对力学特性的影响及其微观机理等方面进行了系统的分析；最后基于Gompertz模型构建了可考虑粗糙度影响的接触面剪应力-剪切位移本构模型，验证表明，该模型能够较好地描述接触面的剪应力-剪切位移发展规律。

目前来看，在构筑物与土体表面粗糙度影响土-构筑物接触面间切向冻胀力方面的研究还较少，因此，本研究从川西季节冻土区渠基土-衬砌接触面的切向冻胀力问题出发，着重考虑衬砌表面粗糙度这一因素对接触面间抗剪强度、黏聚力、内摩擦角的影响规律和影响效应，并结合环境温度、含水率及冻结时长，利用正交分析综合探究了4种因素对接触面间峰值抗剪强度影响的相关性和显著性，结果表明：接触面间抗剪强度、黏聚力、内摩擦角随衬砌表面粗糙度变化呈现相同规律，即衬砌表面越粗糙，3项指标随即增大。正交分析中揭示了影响接触面间峰值抗剪强度大小最显著的因素是衬砌粗糙度，其次是环境温度和含水率，冻结时长的影响效应不显著，同时低温、低含水率、较长冻结时长、较高衬砌粗糙程度下的峰值抗剪强度越大。此项结果可为季节冻土区渠系工程防冻胀危害提供理论支撑。

利用玉树隆宝湿地的观测资料,分析了未冻结、冻结和冻结有积雪覆盖三种情况下动量通量和感热通量的日变化情况,计算了三种情况下动量总体输送系数、感热总体输送系数、动力学粗糙度和热力学粗糙度,分析了附加阻尼和粗糙度雷诺数的关系,并将三种附加阻尼的参数化方案进行了比较,结果表明:冻结状态下动量通量和感热通量的日变化幅度最大,冻结有积雪覆盖时,动量通量和感热通量的日变化幅度最小。动量总体输送系数CD和感热总体输送系数CH的值在冻结时最大,冻结有积雪覆盖时最小,动力学粗糙度和热力学粗糙度在冻结状况下最小,冻结有积雪覆盖时最大。未冻结、冻结和冻结有积雪覆盖状态下,三种附加阻尼kB-1参数化方案中,幂函数型方案较为合适。

为研究"管幕冻结法"这一新型工法中"钢管-冻土"复合结构接触面剪切强度的影响因素及规律,基于港珠澳大桥拱北隧道工程,通过变角剪切试验方法设计不同剪切角度的试验,对温度和粗糙度2个维度进行探究,试验结果拟合出-5、-10、-15、-20、-25℃5种温度条件以及R=0.0、0.3、0.5 mm 3种粗糙度条件下的剪切面剪切强度包络线。试验结果表明:温度对钢管-冻土接触面内摩擦角影响不大;对接触面黏聚力,在-15℃之前,黏聚力近似呈线性增长,在-15℃达到峰值,在-20℃达到波谷,继而随温度的降低而增加。钢管-冻土接触面粗糙度的增加对结构面剪切强度的提高具有正向促进作用,但粗糙度过大会对接触面处的冻土体结构(如冰颗粒和土颗粒间隙等)造成一定的内部损伤,导致剪切强度下降。试验给出最优剪切强度下的温度及粗糙度取值区间。