利用国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）多模式的模拟结果，对比观测和青藏高原冻土图评估各模式对当前（1985-2014年）青藏高原与冻土相关气候变量以及多年冻土的模拟能力，并应用多模式集合平均的方法预估了未来4个SSP情景下2021-2040年、2041-2060年、2081-2100年高原多年冻土的变化趋势。结果表明：CMIP6各模式都能够较好地模拟出与冻土相关气候变量的分布特征与趋势，但对于气温的模拟有着较为明显的冷偏差，对于积雪的模拟明显偏大；利用冻结数模型（SFI）计算的当前多年冻土分布与青藏高原冻土图有较好的吻合，1985-2014年的表面多年冻土面积约为134.52×10～4km2（包含湖泊和冰川面积）；随着气温的升高，21世纪青藏高原多年冻土呈现区域退化的趋势，在SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下，青藏高原东部、南部以及北部边缘地区多年冻土呈现区域性退化，至2041-2060年间多年冻土面积分别减少13.81×10～4 km2、19.51×10～4 km2、1...
利用1961-2015年吉林省46个气象站的气象数据,采用气候诊断分析方法,研究了吉林省季节冻土区年冻融指数的时空变化特征及其与经度、纬度、海拔的关系。结果表明:吉林省冻结指数呈由北向南逐渐降低,融化指数由西向东逐渐降低的趋势分布。1961-2015年冻结指数呈显著下降趋势,AFI(空气冻结指数)和SFI(地表冻结指数)气候倾向率分别为-48.7℃·d·(10a)-1和-166.8℃·d·(10a)-1。融化指数显著上升,ATI(空气融化指数)和STI(地表融化指数)分别以57.0℃·d·(10a)-1和93.7℃·d·(10a)-1的气候倾向率显著上升。SFI、ATI和STI分别于2001年、1994年和1997年发生了突变。20世纪60、70年代冻结指数异常偏高,融化指数异常偏低。吉林省年冻融指数的变化趋势在未来整体上依然延续下去,即冻结指数为下降趋势,融化指数为上升趋势。冻结指数受纬度影响最大,随着纬度的升高而上升,融化指数受海拔影响最大,随着海拔的升高而显著下降。冻结指数气候倾向率随着海拔的升高而上升,融化指数气候倾向率随着纬度的升高而上升。
利用第五次耦合模式比较计划（CMIP5）多个模式的模拟结果,对比再分析资料和青藏高原（下称高原）冻土图,评估了模式对当前（1986-2005年）高原冻土的模拟能力。在此基础上应用多模式集合平均结果,预估了未来不同典型浓度路径（RCPs）情景下高原地表层多年冻土的可能变化。结果表明:CMIP5耦合模式对高原冻土有一定的模拟能力,采用SFI地面冻结指数模型计算的当前地表层多年冻土分布与高原冻土图有较好的吻合,1986-2005年高原地表层平均多年冻土面积为127.5×10～4km2;多模式集合预估结果显示,高原地表层多年冻土呈现区域性退化趋势,高原东部、南部及北部边缘地区冻土带退化较为明显,有从外围向西北部多年冻土区逐步退化的趋势,RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下未来50年地表层多年冻土面积分别减少约23.9×10～4km2（20.8%）、33.5×10～4km2（27.7%）、25.6×10～4km2（21.1%）和43.5×10～4km2（35.3%...
针对季节性冻土区高速铁路路基冻胀的最大变形量应小于5mm的严格要求,开展季节性冻土区高速铁路路基冻深的研究。在综合分析国内外相关冻深求解方法的基础上,提出采用改进的Berggren法计算高速铁路路基设计冻深的公式。该公式考虑了路基的热力特性、气象条件以及地基条件,适用于特性各异的多层土路基。运用现场监测和基于比奥固结理论的有限元仿真分析方法及改进Berggren法,对某典型冻土区段高速铁路的路基冻胀及温度场和位移场进行测量、计算和分析,结果表明:路基冻深的发展历经较浅且小幅波动、向下快速发展且达到最大、逐渐减小和浅层小幅波动等阶段;路基冻胀变形主要发生在冻深的70%范围内;该典型冻土区段最大冻深的有限元仿真计算值为1.98m,改进的Berggren法计算值为1.94m,与实际监测值1.90m的计算误差分别仅为4.2%和2.4%,表明有限元仿真分析方法和改进的Berggren法均为确定路基冻深的有效手段。
对青藏铁路高路堤下多年冻土热状态监测结果进行分析研究。选取北麓河试验段3个不同高度(3.0,4.2,5.0m)的路基监测断面,对其多年冻土的地温特性进行研究。结果显示,稍高路堤的修筑有助于多年冻土上限的抬升,在经过2个冻融循环以后,试验路基下多年冻土上限抬升了0.3～0.7m,说明高路堤对多年冻土的保护起到积极作用。但是路堤的高度也不是越高越好,过高的路堤反而会造成工程效果下降,因此需要选择合理的路基高度。从分析结果也可以看出,高路堤的修筑也存在着潜在的不利方面。由于高路基的表面年平均气温要高于天然地表,路基表面的融化期较天然地表长而冻结期较天然地表短,同时路基表面的地温在融化期较天然地表高而在冻结期则与天然地表基本相当,造成路基表面融化指数大于天然地表而冻结指数要小于天然地表。高路基的另一个不利因素是路基填土在阻止暖季热量向下传导的同时也阻碍了寒季冷量向多年冻土的补给,导致多年冻土上限的抬升主要靠下部冻土的冷量消耗来维持。监测结果显示,高路基铺设后,上限以下多年冻土有明显的升温。这些将为路基的长期稳定性带来潜在的不利影响。通过对原天然地表下冻土温度变化过程的分析,得出路基对下伏冻土温...
热棒是一种制冷装置,它在多年冻土区特别是高含冰量富冰冻土区中的应用,有效地控制和延缓了这些区段路基多年冻土融化速率,减小了冻胀对铁路路基产生的破坏程度,达到了稳定多年冻土区铁路路基的目的。
道路冻深的确定是季节冻土区路基防冻设计的主要内容之一。根据长余高速公路典型路段道路冻深的现场观测资料 ,对确定道路冻深的各种现场方法的优缺点进行了对比 ,并且对影响道路冻深大小的气温、地下水位、土质和含水量、线路走向和路基断面形状等因素进行了分析探讨
季节冻土地区地表冻胀量极大值与北纬度和冻结指数的关系不能用随机正态分布规律来分析,它不是随机变量,不属数理统计范畴。通过分析认为,严寒气候条件下(北纬 5 3°以上和冻结指数超过 30 0 0度·日)深季节冻土区(包括多年冻土区内的融区)的冻结速率仍处在适合地基土冻胀的范围之内。因此,深季节冻土区地基土的冻胀性绝不可轻视。
在冻土层之上筑路,由于会改变地 气界面的热物理特性,进而影响冻土层的热力→动力稳定性,故而修筑一定高度的路基成为保护冻土层所采取的一种常规措施.在修筑路基之后,与路基边坡的朝向有关的热效应是冻土路基工程保护措施必须考虑的问题.在数理分析与数值模拟分析的基础上,给出了可根据气温的年最大和最小月平均值计算路基表面的融化指数与冻结指数以及有关热状况参数的方法,并以青藏铁路北麓河段2002年为例进行了计算分析.实例分析表明,即便是没有修筑道路,北麓河地区的冻土也已经处于临界状态;路基相对的两个坡面,由于朝向不同会造成温度分布的强非均匀性,其中南和偏南方向与北和偏北方向的路基坡面热状况差异最大,有必要对路基相对的两个坡面采用不同的防护措施,一方面改善就地取土修筑路基对其下伏冻土层的直接不良影响,同时也尽可能减小路基表面温度分布的非均匀性,以避免纵向裂缝的发生.