针对多年冻土区L型挡墙设计中水平冻胀力计算方法不完善的问题，基于利夫金地基模型及挡墙-土体之间的协同变形原理，分别建立了墙后有无换填土两种情况下的L型挡墙水平冻胀效应计算模型，利用叠加原理及有限差分法对所提出的计算模型进行了求解，并依托MATLAB自行编制了水-热-力耦合分析软件。结合工程实例，应用提出的L型挡墙水平冻胀效应计算方法得到的水平冻胀力值分别与现场实测值、修正土压力值、规范经验值及水-热-力耦合软件模拟值进行对比分析，结果表明：提出L型挡墙水平冻胀效应计算方法得到的水平冻胀力值与现场实测值及数值模拟值在大体趋势上吻合较好，修正土压力值、规范经验值低估了水平冻胀力对挡墙的作用；相比规范经验值及现场实测值，提出的L型挡墙水平冻胀效应计算方法得到的水平冻胀力沿墙高呈抛物线和梯形两种分布模式，更具有普遍性；通过多场耦合分析可知，所提出L型挡墙水平冻胀效应计算方法与水-热-力耦合方法得到冻胀力趋势相似，表明了计算方法的可行性，可为多年冻土区L型挡墙设计提供一定的理论支持和指导。

考虑到多年冻土冻胀融沉的特点,结合青藏铁路格拉段唯一的支挡结构—L型挡墙这一工程措施,对其地温、墙后土压力和冻胀力以及水平位移进行了全面测试。测试表明,由于开挖和施工扰动破坏了土体热平衡的自然状态,地基融化深度、土压力、冻胀力和挡墙变形都存在周期性变化,但L型挡土结构作为一种开敞式工程结构,只要没有新的扰动,能够逐渐形成稳定状态或这一平衡是能够恢复的。此外,土压力和冻胀力需根据墙顶实际位移反算结果进行修正。

在多年冻土地区,土工结构稳定的核心是结构自身的热稳定性。在多年冻土区修建挡土建筑物,改变了原地面的热平衡条件,从而引起了多年冻土上限及其上部季节融化层的变化,有可能影响到工程结构的稳定性。因此,研究某一特定结构物的冻土上限或温度场分布及随季节的变化趋势是有意义的。结合青藏铁路格拉段目前唯一的支挡结构——L型挡墙这一工程措施,对L型支挡结构整个横断面进行了地温测试,分析了最具典型意义墙后回填土的上限或最大融化深度变化情况,得到了不同断面地层融化深度分布形状,回归了随季节变化相应的温度场。测试表明,由于开挖和施工扰动破坏了土体热平衡的自然状态,但L型挡土结构作为一种开敞式工程结构,地温场、冻土上限或融化深度都存在周期性变化,只要没有新的扰动,能够逐渐形成稳定状态或这一平衡是能够恢复的。此外,冻胀和冻结影响也不能忽略。总之,分析研究L型支挡结构的设计思想和工程措施,可为今后类似工程应用提供参考依据。

结合青藏铁路格拉段目前唯一的支挡结构———L型挡墙这一工程措施,对比研究了土压力和冻胀力的几种受力分析模式,确定了对粗颗粒填料不考虑冻胀力的土压力分析模式。此外通过多年冻土地区的现场观测,验证了实际受力状态与设计应力状态的关系,提出考虑多年冻土特点的土压力修正分析模型,为今后类似工程的设计、施工提供了参考依据。

利用数值分析方法模拟施工实况,采用弹塑性本构模型并考虑能够反映土体与墙面相互作用的接触单元,分析墙背填土的变形和受力。从而使L型挡土墙作为在冻土区中使用的一种新支挡结构,其力学性能能得到更加深入细致地研究和检验,以便为工程应用提供参考依据。

为适应多年冻土区土体冻胀过程所产生的较大变形的特性 ,缩短施工进程 ,减少扰动时间 ,在青藏铁路格拉段选择了一个试验工点进行了L型悬臂挡墙的初步验证性试验研究 .通过对L型挡墙的受力模式分析 ,确定了对粗颗粒填料不考虑冻胀力的土压力设计控制值 .通过与现场实测土压力分布规律的对比 ,探讨了土压力与冻胀力的关系 .