冻土路基的稳定性与周围的水热状况密切相关。在青藏高原气候暖湿化影响下，高速公路冻土路基的大尺度特征及分离式设计，使其面临着显著的地表积水问题。本文基于共玉（共和—玉树）高速公路多期现场调查、无人机航测建模及探地雷达探测等多种手段，结合典型积水路段的地温与水分监测，分析了鄂拉山—清水河段340 km路基病害的空间分布特征及其与积水的关系，揭示了路侧积水对冻土路基病害发育的影响机理。结果表明：共玉高速公路冻土路基病害主要表现为不均匀沉降、过渡段沉降和裂缝，占比分别为77.3%、13.5%和8.6%；研究段病害率为8.4%，其中227 km多年冻土路段病害率达到18.05%；约31%的多年冻土路段存在路侧积水，66.1%的冻土路基病害与积水相关，随着积水面积扩大、积水深度增加以及积水与坡脚间距减小，路基病害也愈发严重；积水路段路基坡脚含水量和地温显著高于非积水路段，且路基下部多年冻土上限也明显低于非积水路段。路侧积水作为长期热源，持续向路基下部多年冻土进行热量传递，包括暖季时的积水热量储存和热量传输，以及冷季冻结初期至中期积水表面结冰后底部继续作为热源的持续传热。这一过程导致路基下部多年冻土...
受青藏高原暖湿化的影响，多年冻土呈现快速退化状态，并由此诱发大量的冻土滑坡灾害。为深入探讨多年冻土区滑坡失稳机制，本研究基于多年冻土滑坡区活动层（融土）粉土、黏土及相应土-冰界面直剪试验结果，通过离散元分析软件MatDEM对应修正了直剪试验模型，并将数值模拟结果与直剪试验结果进行对比分析。结果表明：修正后的直剪模型可有效地对粉土和黏土进行数值模拟计算；模拟与试验结果的剪切特性曲线及抗剪强度拟合曲线变化趋势基本保持一致，且黏土抗剪强度明显低于粉土，表明土体抗剪强度随土颗粒粒度的减小而降低；在土-冰界面处，黏土-冰的抗剪强度最低，土体稳定性最弱。模拟结果中位移场图、单元连接状态图均表明在剪切过程中形成了明显的剪切带，且融土界面处及非界面处颗粒的平均配位数变化规律显示剪切带内的颗粒在试样变形中起到主要作用。此外，热量变化曲线表明，剪切过程中的热量主要来源于剪切带中上下剪切盒产生的摩擦热。本研究可为高原冻土滑坡区土体抗剪强度数值模拟研究提供有效参考模型。
全球气候变暖导致多年冻土层温度升高，进而显著改变桩周土体的物理和力学性质，这对铁路桥梁桩基础的竖向承载特性产生了深远影响。为量化分析多年冻土层对既有铁路桥梁桩基础竖向承载特性的影响，以青藏铁路桥梁广泛使用的高承台桩基础为研究对象，通过室内缩尺模型试验对比研究了竖向荷载作用下非冻土（对比组）与多年冻土（多年冻土层厚度为140 cm）条件下桩基础承载性能及桩周土体的破坏特征。试验结果表明：在非冻土条件下，桩周土体表面出现近似矩形的闭合裂缝，且从矩形四角向外延伸，0.5倍桩径以内的土体出现明显沉陷，土体表面仅有一条主裂缝；当有多年冻土层存在时，桩周土体虽然出现未闭合近似矩形裂缝，但表层土未发生明显沉降。此外，多年冻土层的存在显著提高了桩基础竖向极限承载力，多年冻土条件下桩基础的极限承载力约为非冻土条件下的4.5倍。分析发现，桩基础承载力的提升主要源于多年冻土层中桩侧摩阻力的显著增加，多年冻土层存在时最大桩侧摩阻力约为非冻土条件下的7.1倍。相对而言，多年冻土层对桩基础端承力的影响并不明显，多年冻土条件下桩基础最大端承力相较于非冻土条件提高了8.8%。因此，多年冻土区既有铁路桥梁桩基础承载性能...
受青藏高原暖湿化的影响，多年冻土呈现快速退化状态，并由此诱发大量的冻土滑坡灾害。为深入探讨多年冻土区滑坡失稳机制，本研究基于多年冻土滑坡区活动层（融土）粉土、黏土及相应土-冰界面直剪试验结果，通过离散元分析软件MatDEM对应修正了直剪试验模型，并将数值模拟结果与直剪试验结果进行对比分析。结果表明：修正后的直剪模型可有效地对粉土和黏土进行数值模拟计算；模拟与试验结果的剪切特性曲线及抗剪强度拟合曲线变化趋势基本保持一致，且黏土抗剪强度明显低于粉土，表明土体抗剪强度随土颗粒粒度的减小而降低；在土-冰界面处，黏土-冰的抗剪强度最低，土体稳定性最弱。模拟结果中位移场图、单元连接状态图均表明在剪切过程中形成了明显的剪切带，且融土界面处及非界面处颗粒的平均配位数变化规律显示剪切带内的颗粒在试样变形中起到主要作用。此外，热量变化曲线表明，剪切过程中的热量主要来源于剪切带中上下剪切盒产生的摩擦热。本研究可为高原冻土滑坡区土体抗剪强度数值模拟研究提供有效参考模型。
全球气候变暖导致多年冻土层温度升高，进而显著改变桩周土体的物理和力学性质，这对铁路桥梁桩基础的竖向承载特性产生了深远影响。为量化分析多年冻土层对既有铁路桥梁桩基础竖向承载特性的影响，以青藏铁路桥梁广泛使用的高承台桩基础为研究对象，通过室内缩尺模型试验对比研究了竖向荷载作用下非冻土（对比组）与多年冻土（多年冻土层厚度为140 cm）条件下桩基础承载性能及桩周土体的破坏特征。试验结果表明：在非冻土条件下，桩周土体表面出现近似矩形的闭合裂缝，且从矩形四角向外延伸，0.5倍桩径以内的土体出现明显沉陷，土体表面仅有一条主裂缝；当有多年冻土层存在时，桩周土体虽然出现未闭合近似矩形裂缝，但表层土未发生明显沉降。此外，多年冻土层的存在显著提高了桩基础竖向极限承载力，多年冻土条件下桩基础的极限承载力约为非冻土条件下的4.5倍。分析发现，桩基础承载力的提升主要源于多年冻土层中桩侧摩阻力的显著增加，多年冻土层存在时最大桩侧摩阻力约为非冻土条件下的7.1倍。相对而言，多年冻土层对桩基础端承力的影响并不明显，多年冻土条件下桩基础最大端承力相较于非冻土条件提高了8.8%。因此，多年冻土区既有铁路桥梁桩基础承载性能...
中低纬度高寒山区蕴藏着丰富的淡水资源，对于向中下游地区供水具有至关重要的保障作用。季节冻土区松散沉积物是连通山区和河流的重要通道，其地下水与地表水交互过程显著影响该区域水资源的可利用性和生态系统的稳定性。为揭示高寒流域季节冻土区地下水与地表水交互机制，本文以祁连山葫芦沟流域季节冻土区为研究对象，结合该区域的水文地质条件、地下水位监测数据，利用GMS软件构建三维地下水流数值模型，对季节性融冻作用影响下地下水与地表水转化关系进行模拟和分析。结果表明：在冷季（1—3月、10—12月），季节冻土层的冻结状态阻碍了支流河段的水源补给，但由于季节冻土层分布的不连续，支流河段河床仍存在部分融区，使得地下水仍对东、西支河段河道径流有一定的贡献，且地下水向东、西支河段河道径流的总转化量分别为277 188 m3和105 190 m3，其转化量与冲洪积孔隙含水层的补给区和排泄区之间的水力梯度呈正相关关系；在暖季（4—9月），支流河段获取到更多降雨和冰雪融水的水源补给，与地下水的交互关系已经转变为地表水向地下水转化，东、西支河段河水渗漏补给地下水的总转化量分别为6...
本研究旨在推进冻土观测自动化进程，提升监测精度，弥补传统人工观测方法操作繁琐、主观误差大且无法实现连续观测等不足。通过对比五种型号冻土自动观测仪与人工冻土器的观测数据，全面评估其数据质量，为气象业务化运行提供科学依据。利用2022—2024年全国24个省区1 172个气象观测站安装的DTD1、DTD2、DTD3、DTD4、DTD5五种型号冻土自动观测仪与人工冻土器的平行观测数据，从数据完整性（完整率≥98%）、准确性（标准偏差≤2 cm）、一致率（≥80%）、误判均值（≤6 cm）和冻融趋势（最大冻土深度数据相关性≥0.8）五个方面进行检验评估。截至2024年冬季，第一阶段运行设备349套，第二阶段运行设备364套，单轨业务化运行设备459套。DTD2型和DTD3型冻土自动观测仪在数据完整率、准确性、一致率、误判均值和冻融趋势等指标上表现优异，其单轨业务化运行通过率分别为88.73%和88.24%，远高于其他型号设备。DTD2型和DTD3型冻土自动观测仪数据质量高，能够满足气象业务化需求，建议在今后的业务运行中优先推广使用。
【目标】分析多年冻土区高速公路路基不同沉陷形态、行驶速度等因素对车辆乘员舒适性的影响，明确路基不同病害类型的分级控制标准。【方法】基于多年冻土区高速公路路表沉陷激光点云实测数据将不均匀沉陷细分为错台型沉陷、曲线型沉陷和拱起型变形，进一步采用CarSim仿真软件构建人-车-路耦合模型分析了不同类型沉陷对车辆加速度的影响规律。【结果】行车舒适性受行车速度、错台高度、曲线型沉陷深度、拱起的高度以及病害区纵向波长等因素的综合影响，其中错台病害对行车舒适性影响最大；同路况下，车身垂向加速度峰值随车速增加而增大；在曲线型沉陷与拱起病害中，行车舒适性与病害区纵向波长呈正相关，而与沉陷/拱起高度呈负相关；当纵向波长相同时，拱起病害应设定更严格的养护控制标准。【结论】应根据人体舒适性加速度阈值建立不同沉陷形态的分级控制标准，以有效指导沉陷处治和车辆限速管理。多年冻土区高等级公路不均匀沉陷发育路段全线限速应在80 km/h以下，病害严重路段限速60 km/h或更低；错台高度控制在1.5 cm以内；曲线型沉陷区纵向波长应大于7 m,沉陷深度控制在5 cm内；曲线型拱起区纵向波长应大于5 m,拱起高度控制在3...
【目标】分析多年冻土区高速公路路基不同沉陷形态、行驶速度等因素对车辆乘员舒适性的影响，明确路基不同病害类型的分级控制标准。【方法】基于多年冻土区高速公路路表沉陷激光点云实测数据将不均匀沉陷细分为错台型沉陷、曲线型沉陷和拱起型变形，进一步采用CarSim仿真软件构建人-车-路耦合模型分析了不同类型沉陷对车辆加速度的影响规律。【结果】行车舒适性受行车速度、错台高度、曲线型沉陷深度、拱起的高度以及病害区纵向波长等因素的综合影响，其中错台病害对行车舒适性影响最大；同路况下，车身垂向加速度峰值随车速增加而增大；在曲线型沉陷与拱起病害中，行车舒适性与病害区纵向波长呈正相关，而与沉陷/拱起高度呈负相关；当纵向波长相同时，拱起病害应设定更严格的养护控制标准。【结论】应根据人体舒适性加速度阈值建立不同沉陷形态的分级控制标准，以有效指导沉陷处治和车辆限速管理。多年冻土区高等级公路不均匀沉陷发育路段全线限速应在80 km/h以下，病害严重路段限速60 km/h或更低；错台高度控制在1.5 cm以内；曲线型沉陷区纵向波长应大于7 m,沉陷深度控制在5 cm内；曲线型拱起区纵向波长应大于5 m,拱起高度控制在3...
天然气水合物是重要的新兴能源矿产，也是国家大力倡导开发利用的清洁能源。青海祁连山木里煤田天然气水合物发现之后，国内陆域天然气水合物勘查一直没有进一步的发现。大兴安岭北部是我国多年冻土发育的重要地区之一，内蒙古大西山煤田与青海木里煤田地质条件具有可类比性。基于本次天然气水合物探井的调查成果，以发现的浅层高烃类气体和水合物异常显示为线索，分析天然气水合物成藏的冻土条件、物源条件、疏导系统等地质因素。大西山煤田冻土厚度较大，底界可达70 m；烃源岩有机质丰度较高，以中等—较好的烃源岩为主；暗色泥岩有机质类型为Ⅱ2型和Ⅱ1型，煤和炭质泥岩有机质类型为Ⅲ型和Ⅱ2型；有机质成熟度较高，Ro0.57%～0.84%,Tmax431～447℃；断裂、微裂缝发育，具备有效的运移通道。大西山煤田具备天然气水合物的形成条件，天然气水合物含油气系统多类型天然气综合调查是该区下一步的勘查方向。