为提高基坑冻土挡墙的成墙效率,寻找冻结法施工中温度场的变化规律,指导冻结施工获取最佳冻结强度,基于传热学和工程流体力学对冻土温度场的影响因素进行试验分析,通过有限元ANSYS热力学模块提出了稳态与瞬态相结合的温度场计算新模型。通过试验及数值模拟着重对冻土温度场形成的人为可调控因素进行分析,对冻结管的材质及结构提出了优化方案,同时得出冷冻管间距是影响冻结效果的主要因素,最优冻结管间距为500 mm。

利用1961～2016年青海省东部农业区11个气象观测站点的冻土观测资料,采用累积距平、滑动t检验等方法,分析了青海东部农业区季节性最大冻土深度的时空分布特征及变化规律。结果表明:东部农业区整体冻结开始时间呈逐年推迟趋势,完全解冻时间呈逐年提前趋势,平均冻结持续时间呈逐年缩短趋势;最大冻土深度年际变化在90年代前后由减小趋势转变为增长趋势,在1986年出现了突变;化隆站最大冻土深度多年平均值最高为72.15cm,尖扎站最低为28.32cm。

通过对10、20、40、80、110和140cm湿地深处的冻土层在2月、5月、8月、11月4个月份的温度变化进行研究,分析了湿地冻土土壤各层温度年内变化特征。结果表明:冻土土壤表层温度随气温变化而变化,土壤深层受含水和微生物活动影响,出现变化异常,主要表现在110cm深处,在140cm深处基本为永冻层。

在分析多年冻土活动层变化的影响因素基础上,根据2007—2016大兴安岭地区呼玛气象站的温度资料,考虑相变影响因素,利用ANSYS有限元分析软件进行数值模拟,对大兴安岭地区多年冻土温度场分布及活动层融化深度变化规律进行分析。结果表明:天然地表以下多年冻土活动层冻结融化随季节循环变化,温度场随时间增加而增大,多年冻土上限将下移。

通过对漠北公路沿线各试验段不同冻土条件、路基高度和工程措施下,路基下多年冻土温度场的变化情况进行研究,分析东北高纬度多年冻土区路基变形的主要原因。分析结果表明:在高纬度多年冻土区修筑路基后,会造成多年冻土上限大幅下移,从而在路基下形成一个较为明显且厚度较大的软弱层,进而引发路基沉陷。东北多年冻土区路基施工时,地表土体可采用砂砾或块石对表层土地进行冲击碾压,在高含冰量路段可采用块石路基,以缓解因下层土体沉陷而引起的路基变形。

结合青藏铁路沿线多年冻土分布情况和工程特点,以选定的桥梁、路基实测断面的沉降观测数据为基础,分析青藏铁路沿线冻土上限的变化规律,为青藏铁路复线的建设、管理者提供一定参考。

土体冻融对地下水的储存及释放作用不同于非冻结土体情况下地下水的一般变化规律。因此,开展对季节性冻土区地下水变化规律的研究,将对更好地开发和利用本地区的地下水资源提供可靠依据。本文从分析冻融土体含水量变化的机理出发, 提出了开发利用融土潜流的主要途径。