长输埋地管道是运输石油类能源最为重要的一种方式。对于埋地管线来说，由地震断层引起的走滑断层位移是影响管道完整性及安全运行的主要威胁之一。本文通过有限元软件ABAQUS制作模型，使用收集到的各项数据，对季节性冻土区土体的温度场进行模拟，分析埋深与运营时间变化对季节性冻土区温度场的影响，通过进行分析获得温度云图，表明运营时间对土体温度影响显著，管道埋深对土体温度场影响稍小。

利用黑龙江大学寒区地下水研究所埋设于大兴安岭松岭区水文站内的寒区低温地温自动监测装置和1.5 m百叶箱，选择冻土发育期内实测的地温与气温数据资料，运用双变量分析法监测分析了该研究区内冻土发育期的地温对气温变化的响应关系。结果表明：(1)近5 d地表日平均气温与不同深度地温的相关系数最大为0.999,不同深度的地温对气温变化的响应具有一定的滞后性，且与过去时间气温的积累温度呈正相关；(2)50 cm和地表的土壤30 d的两要素相关性相对稳定，无论是进行5、8、11、15步长的滑动，都较为稳定；(3)气温表现出自相关不明显，滞时1 d后相关系数下降到0.4以下，地表温度负相关系数较高的时间在15 d左右，而其他土壤层温度在20 d左右，尤其是300 cm的土壤温度自相关在18 d左右。

针对深冻土层地区注水管道因深埋造成的建设费用高和维修困难等问题,以不同规格、保温厚度和埋深的注水管道为研究对象,通过对管道安装费用、保温费用、土方费用和临赔费用等影响管道建设费用的因素进行研究对比,确定注水管道采用冻土层以上敷设和保温建设方式的技术可行性和经济可行性。通过研究得出,注水管道采用冻土层以上敷设和保温的方式在技术和经济方面是可行的;对于同一条管道,管道埋深和保温厚度是影响其建设费用的主要因素。当冻土层小于1.8 m时,注水管道采用冻土层以下埋深和不保温的建设方式较为经济,当冻土层大于1.8 m时,采用冻土层以上敷设和保温的建设方式较为经济。

中俄二线与漠大线一般地段并行敷设,地形地貌等外部自然条件基本相同。但由于多年冻土独特的工程和物理特点,在后续工程建设后,冻土情况发生了较大变化。因此,需要通过对中俄二线管道沿线冻土及漠大线建设后新出现的冰椎、冰幔、冻胀差异等冷生病害进行冻害补充调查;另外,结合冻土的热敏感性强、热稳定性差、结构易被破坏等特点,调查分析运行期间出现的问题,提出解决方案,并对典型冻土地段进行复核研究。由此保证冻土资料在中俄二线建设时的准确性,降低新工程建设以后出现冷生病害的风险,同时为冻土区管道热、应力研究及管道设计建设提供基础资料。

本文推导出大平面传热法计算停输一日结冰百分率,较以前的双极折线法计算简单易于掌握,并算出高寒地区各种停输为日结冰百分率、管径的埋深列成表格,对两种计算法进行比较,并指出采用大平面传热法计算给水管道埋深时的要点,可供已定停输一日结冰百分率及管径时直接查出管底埋深。

本文针对季节性冻土地区地下直埋给水管道运行过程中出现的工程问题,在分析环境温度季节性周期变化等因素对管道传热影响的基础上建立给水管道传热数学模型,采用数值方法计算季节性温度变换影响下管道周围的温度场,并和该地区运用探针法所得数据作对比分析,结果表明:计算与实测温度值之间的平均绝对误差为0.49℃,最大绝对误差是1.10℃,所建模型正确,符合实际情况,精确度较高;利用上述模型计算不同埋深处管道周围温度场分布,并绘制温度等值线图,对等值线图的特征分析,结果表明:实例中给水管道埋深可以减小到1.5 m。本文研究方法可以为管道传热的研究和实际工程中管道埋深计算提供参考。

管道埋深对管道周围土壤温度场及管道的热力特性有重要的影响,埋深不同,相对应的管道周围土壤的温度场也不同。对埋深不同的埋地管道周围土壤温度场进行了数值模拟,并选用水热耦合模型和传热模型进行了计算。对通过两种模型得到的计算结果进行了分析。结果表明,埋深对埋地管道周围土壤温度场有一定的影响,水分迁移和冰水相变对埋地管道的温度分布也有一定的影响;埋深不同时,水分迁移和冰水相变对土壤温度场的影响也不同,管道埋深越浅,通过两种模型计算得到的相同点处的温度相差越大。为了得到更接近于实际的计算结果,应该考虑水分迁移和冰水相变,计算时应考虑水热耦合问题。

严寒地区季节性冻土地基对工程结构所产生的破坏,一直以来都是困扰着设计人员的重要问题,本文分析了土的冻结机理、冻胀特性,以及合理基础埋深的确定,为减轻冻土危害提出了防治措施。

以多年冻土地区桥涵的既有结构现状为出发点,从涵洞偏心、强度、基底应力计算等方面分析了该类涵洞的结构特点,并对基础埋深、结构稳定性设计、施工注意事项加以介绍,总结出多年冻土地区桥涵避免冻融危害的经验,可确保桥涵设计安全可靠。

全球变化背景下,冻土环境变化对地上植被的影响是近年来倍受关注的重大科学问题。鉴于此,在长江源区冬克玛底流域分析了植物物种多样性和生物量空间分布规律及其对冻土活动层埋深变化的响应。结果表明,1)地上植被的物种多样性指数随着冻土活动层埋深的增加表现出非单调性递减;在冻土活动层埋深约2m时,物种多样性指数较高(Patrick指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数分别为:26.43±3.31,2.06±0.38和0.83±0.08)。2)生物量的垂直分布规律整体表现出地下生物量明显高于地上生物量,地下生物量占总生物量的63%～96%。3)地上生物量和地下生物量与活动层埋深均具有显著的相关性(R2=0.65,P<0.01;R2=0.79,P<0.01),随着活动层埋深的增加呈现出明显下降趋势。4)活动层埋深对0～40cm深度的地下生物量的垂直分布具有显著影响。活动层埋深约1m时,地下生物量垂直变化很小;活动层埋深大于1.5m时,呈倒金字塔形分布;活动层埋深大于3m时,10～40cm深度的地下生物量占总地下生物量的比例随着活动层埋深(3.11～4.81m)的增加而增...