呼伦贝尔市为高原地貌、高纬度地区，为了探讨高纬度高寒区极端气候环境下的冻土路基分类及设计，依据呼伦贝尔地域特征进行软土分析。根据冻土分类和参与的三个项目设计施工情况，把呼伦贝尔分为三个区，对三个区湿软地基成因、特点及冻土分类进行分析，总结出湿软地基形成的冻土病害特征，并根据冻土路基情况给出处治方案。

为保障青藏铁路二期工程格尔木至拉萨段高原冻土区的行车安全，基于冻土区铁路路基原始时序高程值数据，建立不同路基类型下的乘积季节模型拟合路基不均匀沉降退化轨迹，同时置信化有效预测路基高程沉降值。通过起始高程值差分运算，进行路基沉降值退化量统计分析，根据行车安全预设沉降阈值，借助失效时间外推方法完成可靠性评估。仿真模拟表明，模型能够有效地预测冻土区融沉退化情况且精度较高，同时研究成果可以为后勤保障部门的日常路基养护工作提供参考依据。

本文提出了一种具有通风降温、支挡锚固和减胀减震功能的新型框架通风锚杆冻土边坡支护结构，并阐述其工作机理。基于传热学和自然对流理论，建立新型框架通风锚杆与土体换热的计算模型，对其降温效果进行了分析；基于Winkler理论，建立冻胀和融沉阶段新型框架通风锚杆与土体相互作用的力学简化计算模型，分析冻胀和融化阶段新型框架通风锚杆受力性能。结合算例，采用提出的简化计算方法分析了新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡的热学和力学效应，并通过模型试验与理论计算对比，对所提出理论计算方法的合理性进行验证。结果表明：(1)新型框架通风锚杆能够充分发挥冷季吸收冷量冻结土体、暖季屏蔽热量保护冻土的作用，并逐年抬升冻融交界面；(2)新型框架通风锚杆支护结构支护效果良好，能够减弱土体冻胀作用，提高多年冻土边坡的稳定性；(3)所提出简化计算方法以期为新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡提供理论依据。

在季节性冻土区，由于气温变化，输电线塔杆地基经常会产生冻融破坏，从而导致其产生偏移，造成严重的经济损失。由于冻融循环作用，导致辽源地区混凝土基础周围土体结构弱化，发生冻胀融沉破坏，为分析基础冻胀融沉破坏发生的原因，以水热力耦合方程为理论基础，通过仿真模拟分析法，分析输电线路基础在冻融循环作用下产生偏移的原因，并预测地基力学性能薄弱的月份，为季节性冻土区基础工程建设提供参考。

季节性冻土的冻胀融沉影响当地建筑物与构筑物的结构安全，找到地温随时间的变化数据可推算时间域内冻胀融沉对地面建筑的影响规律.以大庆市非饱和冻土为例，基于热传导理论和非饱和土渗流理论，在原位地温监测数据的基础上，建立了冻土的含相变过程的热-流-固（THM）三场耦合数值模型.通过数值模拟结果与实测结果的比较验证了冻土模型的准确性.结果表明：地温随地表温度呈延时周期性变化，在地面以下2.0 m以内，深度每增加0.5 m，温度波峰和波谷日大约推迟30 d；冻结期持续时间影响冻结深度，从而对当地土的周期性冻胀量起决定性影响，冻结期内土的每年最大冻胀位移为30.0 mm左右，冻结期结束后地面高度将快速恢复到冻结期之前的水平，季冻区冻胀融沉敏感性建筑物及构筑物的基础施工时间选择在冻结期结束后2个月至冻结期开始前，可有效减少冻胀融沉危害，大庆及其他类似季节性冻土地区的土壤冻融和冻融过程中的水热迁移研究可作为借鉴.

以铁力-伊春新建高速铁路工程为研究对象，采用室内冻胀融沉试验，研究冻结温度、水泥改良剂掺量和补水条件对岛状多年冻土区路基填料冻胀融沉的影响。研究结果表明：水泥改良填料对控制冻胀融沉有显著作用；补水工况下，试验冻胀率更大；冻结温度越低，冻胀率越大；在冻结温度与融化温度不变情况下，补水方式对试样融沉率影响不明显。初步获得了岛状多年冻土区高铁路基填料冻胀融沉规律，研究结论对穿越岛状多年冻土区的高铁建设有一定参考意义。

为探究砂土、粉土在多年冻土区的融沉特性，选取含水率、干密度、超塑含水率、融沉系数为融沉分级的判定指标，建立Fisher判别分析模型对土样进行融沉等级的判定。得出结论：1)单因素分析可见土样含水率、干密度以及超塑含水率分别与土样融沉系数之间关系R2>0.7;2)土样的融沉等级主要取决于多因素之间相互作用的结果，以多因素分析结果得出，土样多因素与融沉系数之间关系R2>0.82;3)Fisher判别法恰好具有对多因素同时分析的优势，结果表明Fisher判别分析法提高了判别等级，使融沉等级的结果判别更准确。可在多年冻土区管道地基土含水量过大的情况下，提供可行、快捷的判定方法，同时为多年冻土区冻土融沉等级的判定提供参考。

气候变暖为冻土区域的工程建设带来更多不确定性，查明冻土的地质成因及其融沉特性对于工程选址以及工法选择等尤为重要。本文以南天山地区的苏力间沟内分布的山地冻土为研究对象，通过钻探、高密度电法、地温监测以及室内试验等，查明该区域冻土的空间分布，剖析冻土形成条件和形成机理模式，揭示其融沉特性及影响因素。结果表明：苏力间沟内多年冻土和季节性冻土均有分布，季节性冻土和不连续多年冻土主要分布在左岸，即阳坡坡麓；连续多年冻土主要分布在苏力间河右岸，即阴坡坡麓；冻土层分布深度和厚度不均匀，多分布在1.9～2.7 m厚的表土下，厚约1.5～10 m;在冻土地质成因模式上分为阴坡富水低温成因模式和阳坡坡面汇流成因模式；苏力间沟多年冻土区的融沉系数介于0.39%和91.25%之间，其中连续多年冻土区的融沉系数多值区间在42.5%和68.75%之间，平均值为55.62%;苏力间沟多年冻土融沉系数与总含水率、天然密度、干密度、天然孔隙比和液性指数相关性较高，皮尔森相关系数均达0.8以上。

为研究冻融循环下纤维改良路基土含水率、纤维掺量对土体冻胀融沉特性的影响规律，通过开展室内单向冻融试验，测得不同含水率、纤维掺量下路基土的冻融特性，获得水分场变化、冻胀率、融沉系数、冻融全过程温度场以及结冰温度变化规律。结果表明，1)试样单向冻融过程中，随着深度的增加水相变程度越来越小，且冻融结束后各位置含水率不一致。不同初始含水率下的土样经历冻融循环后其水分重分布比较明显，不同纤维掺量的土样经历冻融循环后其水分分布基本相似。随着纤维掺量的增加，其水分迁移程度减小；2)8%～16%含水率范围内，其冻结竖向位移最大达到1.19 mm,其融化竖向位移最大达到2.56 mm,达到12%含水率时其冻胀率和融沉系数基本趋于稳定。在0%～0.5%纤维掺量范围内，其冻结竖向位移最大达到1.10 mm,其融化竖向位移最大达到2.85 mm; 3)随着纤维掺量的增加其相变潜热越明显，土体结冰温度先降低后上升，在纤维掺量为0.3%时其结冰温度最低为-1.95℃,且达到结冰温度时间最长为14.1 min。研究成果可以为西部粉砂土分布地区铁路及工程建设提供参考。

通过对内蒙古自治区呼伦贝尔市牙克石市免渡河扎敦水库场地进行地质测绘、地质钻探、地温观测、室内土工试验等，探索该区域多年冻土类型、分布范围、分布特征、厚度、上下限深度及其与地质-地理环境的相互关系，并根据多年冻土层的物质成分、含冰量、物理性质、力学性质和热物理性质，研究冻土工程特性的影响因素，冻土的冻胀性、融沉性及其变化特征。