在气候环境变化和工程热效应背景下，青藏高原冻土地区道路病害频发、主动防控能力弱、养护管理机制不足等问题日益突出。换填垫层广泛应用于冻土公路工程设计与施工，在增强道路抗变形、抗冻害和稳定性方面发挥重要作用，但目前针对其在服役期内对地基水热分布状态的影响有待深入探讨。在青海共和—玉树高速换填垫层设计方案基础上，本文对细砂、砂砾和碎石这3种换填料下多年冻土地基水热分布进行数值试验，并以无换填粉质黏土为对照，研究换填垫层对地基水热分布及演变的影响规律。研究结果表明：换填碎石具有较好的控温性能，能够有效降低最大融化深度；换填垫层内未冻水含量显著降低，但引起未冻水沿换填-地基土接触面从地基外侧向中心横向流动；同时，换填加剧地表积水侵入深部地基土，在地形平坦且无主动排水条件下，深部地基土含水量及其振荡幅值逐年增长；换填料透水与导热性能是影响地基水热动态分布的关键因素，因换填引起的水热迁移不利于多年冻土地基力学性能长期保持，在工程实践中，应充分考虑路域气候环境及地形地貌特征，谨慎采用换填处理。

为了研究季节性温度边界条件对冻土路基融化固结特性的影响，对三维非线性大变形融化固结理论进行修正，引入季节性温度边界条件，并采用摩尔库伦准则描述土体融化后进入塑性阶段的沉降变形，建立了能够考虑季节性温度边界条件影响的三维非线性塑性融化固结理论。在此基础上，采用FLAC3D软件对所建理论模型进行数值化，并以青藏公路某段高含冰量路基为例，分析了其在季节性温度边界条件下的融化固结规律，最后结合实测数据验证了所建理论模型的有效性。研究结果表明，冻土路基的沉降变形随着地表温度的季节性变化而呈现出周期性的变化规律，这是季节性温度边界条件下冻土路基融化固结规律的最显著特征。通过对固结过程中孔隙水压力分布的研究发现，路基浅层融化区域内的孔隙水在运营初期已经消散，而在之后长时间的运营过程中，冻土路基融沉的持续发展主要是由于融化锋面处新融化的孔隙水的消散。

黑龙江省是我国高纬度多年冻土的主要分布区，在气候变暖的趋势下，多年冻土退化严重，引起的水文、生态和环境等问题成为相关科学研究关注的焦点。基于黑龙江省34个气象站1971-2019a的气温和地表温度数据，采用冻融指数和地面冻结数模型，结合趋势拟合和局部薄盘光滑样条函数插值法等，研究了黑龙江省年平均气温、年平均地表温度和冻融指数的时空变化，冻土分布特征及其影响因素。结果表明：黑龙江省多年平均气温和地表温度变化范围分别为-8.64-5.60℃和-6.52-7.58℃，空间分布上随纬度和海拔呈带状分布，年平均气温和地表温度年际升温速率趋于一致，分别为0.34℃/10a和0.33℃/10a。从1971-2019a，大气冻结指数和地面冻结指数分别以-5.07℃·d·a-1和-5.04℃·d·a-1的速度下降，大气融化指数和地面融化指数分别以7.63℃·d·a-1和11.89℃·d·a-1的速度上升。大气/地面冻融指数的空间分布上均呈现出纬向趋势，但是在北部山区海拔的影响大于纬度。多年冻土主要分布在北部的大、小兴...

油田注采作业易引发地下储层压力变化,易导致油田地表局部形变并诱发剪切套损,开展油田地表形变监测可以识别油田主要形变区和可能套损区,对油田作业合理规划和油田高质量可持续发展具有重要意义。合成孔径干涉测量(InSAR)技术可实现大面积、高精度的地表形变监测,但传统时序InSAR技术在地表覆盖复杂的油田区面临测量点不足且空间分布不均的问题。以大庆油田为例,针对上述问题以及季节性冻土影响,将周期模型融入DS-InSAR技术开展地表形变监测,并分析地表形变与油田注采量之间的相关性。结果表明:(1)油田区因注采等差异导致其地表形变分布不均匀且呈显著的非线性特征,最大沉降速率约为47 mm/a,最大抬升速率约为45 mm/a;(2)油田区地表形变与油田注采作业高度相关,注液作业使得地下储层压力增大,地表抬升,采油作业使得储层压力减小,造成地表沉降。该研究可为油田注采生产策略优化提供科学数据依据,进一步拓展了InSAR技术在油田区的应用。

选取1961—2020年三江源地区19个气象观测站点的逐日冻土数据，整理出冻结初始日、融化终止日、最大冻结深度，研究三江源季节性冻土始冻期、解冻期、年最大冻结深度的时空分布特征。结果显示：1961—2020年三江源季节性冻土区平均冻结初始日为10月12日，气候倾向率为2.15 d/10 a，呈现明显推迟趋势；1961—2020年平均融化终止日为5月5日，气候倾向率为-1.35 d/10 a，总体呈较显著提前趋势；平均年最大冻结深度为132.7 cm，气候倾向率为-1.50 cm/10 a，冻结深度总体呈显著减小趋势。

我国东北地区的多年冻土位于环北极多年冻土分布区的南缘，连续性较差，对地形地貌和地表覆被条件变化极为敏感，其分布和特征的空间异质性较高。对东北多年冻土分布规律认识的不足，极大限制了多年冻土对气候变化的响应及其对区域气候、生态和水文及工程建设等影响的评估和预估。本文以大兴安岭北部的根河流域为研究区，基于野外调查和观测资料分析了东北多年冻土的分布规律。调查数据主要来自2023年开展的20个钻孔的编目及测温记录，钻探工作沿根河下游至上游布设的6个调查剖面开展，覆盖了流域内主要植被和地貌类型。结果显示，根河流域草地农田区的多年冻土主要呈条带状分布于低洼潮湿地区，区域内道路具有明显冻融起伏现象；森林区的多年冻土分布较为广泛但并不连续，多年冻土分布受地形影响极大：山间低洼地区多年冻土发育较好，而在向阳的陡坡、根河干流河床以及自然干涸的沼泽湿地内均未发现多年冻土。研究区内多年冻土的分布与植被类型密切相关，而已有的东北多年冻土分布图很大程度上高估了多年冻土的实际面积；未来东北地区多年冻土制图工作需综合考虑植被类型、地形和河流等局地因子对多年冻土分布的综合影响。

冻胀荷载作用下初始裂纹的形成、扩展导致衬砌结构的断裂是寒区衬砌渠道冻害的主要原因之一。在已有研究基础上，综合考虑地下水水位影响的梯形渠道冻胀力学分析方法及线弹性断裂力学理论，提出高地下水水位梯形渠道冻胀断裂力学分析框架。该模型将衬砌结构表面初始裂纹的失稳扩展及开裂破坏简化为Ⅰ型断裂力学问题，并提出应力强度因子与危险截面位置的计算方法。以塔里木灌区某梯形渠道为原型分析地下水埋深w对衬砌各截面应力强度因子KFⅠ（x）及合理板厚dr的影响规律。结果表明：地下水补给条件对KFⅠ（x）的大小影响显著；当w减小时，KFⅠ（x）呈非线性增大，此时渠道冻害风险也增大，与事实相符。地下水埋深越浅，保证结构安全所需衬砌板的合理厚度dr越大；当地下水埋深为3.0 m时，建议使用的合理板厚为9.0 cm。研究结果可为寒区渠道的抗冻胀设计提供科学依据。

针对全球气候变暖导致青藏高原冻土不断退化，进而影响冻土区的植被生长状况的问题，该文基于2001—2020年MOD13Q1归一化植被指数，并利用像元二分法反演其对应的植被覆盖度(FVC),最后通过趋势分析和相关分析法对FVC的时空分布及其与气象因子的响应机制进行了深入研究。结果表明，20年间青藏高原冻土区FVC均值呈上升趋势，增速依次为片状多年冻土区(0.001 7/a)>季节冻土区(0.001 0/a)>多年冻土区(0.000 8/a)>岛状多年冻土区(0.000 5/a),空间上总体表现为“西北低、东南高”的分布特点。空间变化趋势上，青藏高原冻土区FVC整体以稳定为主，但呈改善趋势，显著增加面积占比大于显著减少面积之比，显著增加面积占比分别为片状多年冻土区(30.26%)>多年冻土区(24.04%)>季节冻土区(19.94%)>岛状多年冻土区(8.24%)。青藏高原冻土区FVC受气温和降水两种气象因子的影响，但是与降水的相关性更强。随气温升高，青藏高原冻土区FVC与气温的相关性从正相关转变为负相关，因此从长期来看，全球气候变暖导致的冻土退化不利于植...

中国东北地区多年冻土是兴安 - （外）贝加尔型多年冻土的重要组成部分，兼具高纬度和高海拔冻土特征。多年冻土的存在和变化对区域寒区生态环境、水-碳循环、寒区工程设计和运行等均会产生直接影响。目前以热边界条件为基础的经验、半经验模型对多年冻土的分布面积存在高估，对气温以外的环境因素的影响考虑不足。为了更好刻画区域多年冻土的分布，在区域调查和数据耦合的基础上，获取区域多年冻土分布的地带性因素和非地带性因素的空间变化因素，采用增强回归树模拟分析，发现地带性因素：纬度、经度与海拔的贡献度分别为45.3%、42.4%、12.3%，非地带性因素：气温（包含冻结指数和融化指数）、降水、水土条件、积雪与植被的贡献度分别为46.4%、18.9%、13.1%、12.5%、9.1%。明晰了环境因素对兴安-（外）贝加尔型多年冻土的发育和变化的贡献。通过与分类回归决策树作对比，增强回归树模型的分类精度达到了0.91，使用增强回归树的方法建立了中国东北地区多年冻土分类模型，模拟出兴安-（外）贝加尔型多年冻土空间分布图，为区域冻土和冻土相关的研究提供数据支持和参考。

冻胀融沉作用引起的地基土体变形是冻土地区工程建设的典型地质灾害，光纤传感技术为冻土变形的精细化、分布式实时监测提供了重要的技术手段。为探究分布式光纤应变传感在监测冻土变形方面的可行性，利用自主研制的光缆-冻土界面力学特性试验仪，探究了不同干密度和初始含水率的冻土试样中缆-土界面的破坏机制。试验结果表明，光纤应变监测结果准确地反映出缆-土界面呈现渐进性破坏特征，应变软化模型能够较好地描述界面的力学特性。在冻结过程中，土体内液态水相变成冰，引起了冻结锋面移动和水分迁移，使得界面的力学特性存在显著的差异性。不同深度处缆-土界面剪应力的演化过程反映了在光缆拉拔过程中与冻土的变形协调状态，表明光缆测量范围、界面耦合性与土体干密度、初始含水率密切相关。该研究为光纤传感技术在寒区冻土地基变形监测中的应用提供了参考。