由降雨引起的侵蚀产沙是全球性的环境问题，在我国青藏高原多年冻土退化区尤为严重。青藏高原风火山流域是典型的多年冻土退化区，降雨及其产生的径流是引起青藏高原土壤侵蚀的主要动力。通过人工降雨试验，对降雨强度、坡度和土地利用类型与径流量、泥沙量的相关关系进行了研究。结果表明：在降雨过程中，降雨强度与径流量呈现正相关关系，随着降雨强度的增大，径流量增大；土地利用类型与泥沙量呈现显著负相关关系，裸地产沙较多，草地产沙量极少，可见草地起着重要的固沙作用；坡面开始产流的时间与土地利用类型呈现显著正相关关系，裸地的开始产流时间明显早于草地，可见草地具有减小土壤侵蚀的能力。因此，实施退耕还林还草、退牧还草等项目，可以有效地防治青藏高原多年冻土退化区的土壤侵蚀。

为了深入研究多年冻土地区铁路桥梁桩基础设计，基于多年冻土地区铁路桥梁桩基础承载力计算理论，分析实际工程中桩基础与多年冻土的相对位置不同情况下设计注意事项。一般冻土层厚度与桩基础有4种相对位置关系，表层季节融化层厚度决定桥梁承台的埋置原则。当多年冻土天然上限较高时，承台底埋置于人为上限之下≮0.25m，桩周阻力根据多年冻土厚度分别由冻结力提供或冻结力与摩阻力共同提供；当天然上限较低时，为了降低承台基坑开挖对地下多年冻土的扰动及减少工程投资，承台底面应上抬至地面之上≮0.3m，桩周阻力亦根据多年冻土厚度分别由冻结力提供或冻结力与摩阻力共同提供，这种情况下，季节融化层夏季融沉产生的负摩阻力对桩长的影响不可忽略。另外，多年冻土地区桥梁桩基设计需要采取一定措施如设置永久钢护筒、涂抹沥青渣油、回填卵砾石土等方法来降低后期病害。

为探究高含冰量冻土在高温作用下的融化过程和水热变化，在负温环境箱内将干土、冰晶、水按配合比制成温度为-1.5℃，体积含冰量分别为20%、30%、40%和50%的4种冻土，然后利用自制的高功率加热管对4种高含冰量冻土进行了预融对比试验并通过传感器对冻土解冻过程中土体的温度和体积含水量进行实时监测，分析了加热管作用下冻土温度和水分随时间的变化规律以及融化速率；在此基础上，通过现场试验验证了高功率加热管用于预融深层高含冰量冻土的有效性和可靠性，并利用静力触探试验（CPT）判断了土体的融化范围。研究结果表明：加热棒作用下冻土的融化过程可以分为3个阶段，即冰水相变融化阶段、升温阶段和降温阶段；冻土融化由温度梯度和湿度梯度下共同作用引起的水热迁移主导，土体的最高温度随着含冰量和径向距离的增加逐渐减小；高温作用对径向为0～5cm处的融土水分具有显著驱动作用，在加热时间内径向为5cm处冻土的含水量在达到设计含水量之后逐渐减小；冻土在0～5cm范围内的融化速率远大于其他范围且融化速率随着径向距离和含冰量增加而大幅减小；通过水分场判断冻土的融化时间和范围具有一定的滞后性，其会低估冻土的融化速度和范围，建议...

热喀斯特湖作为多年冻土响应气候变暖最显著的冰冻圈地貌之一，其形成演化过程深刻影响着生态环境变化、区域水文循环及生物地球化学过程，并危害冻土工程稳定性。通过综述北半球多年冻土区热喀斯特湖形成演化、水文循环、热量迁移及生态环境效应和工程影响的研究进展，发现在环北极不连续多年冻土区，多数区域的湖塘面积呈减少趋势；在连续多年冻土区，湖塘面积的增加和减少均有发生，而青藏高原区域气候暖湿化导致热喀斯特湖快速形成和扩张。同时，热喀斯特湖演化耦合水文循环过程及产生的热效应会改变周围土壤理化性质，影响高寒生态系统的水热过程，并降低毗邻冻土工程的稳定性。热喀斯特湖发育加速多年冻土碳库分解，释放CO2、CH4和N2O等温室气体，并反馈于气候变化系统。目前，热喀斯特湖“水—热—碳”循环过程及环境效应是国际冻土研究的热点议题之一。未来需综合考虑人类活动及气候变化的协同作用，并基于热喀斯特湖水—热—碳循环耦合过程，发展高精度陆面过程模型，研究变化环境下多年冻土区生态环境演替、水资源变化及碳循环等问题，推动冰冻圈科学发展。

针对路基的季节冻土冻胀与多年冻土热融变形病害问题，研发基于多源热泵原理的主动温度控制技术。硬件方面，设计面向交通结构场景的异型热泵系统，构建热泵机组的热能转化、运行状态监测、过载过热保护、机电一体控制等各项功能的组件模块，提出传热强化的换热器类型及多源驱动方案。软件方面，构建路基热负荷预测模型、多源储量评估模型、热泵系统稳态热力计算模型、离网式光储供电系统设计模型、热泵系统动态运行控制模型。该技术应用于准池铁路、沈白高速铁路、河北省秦唐高速公路、青海省道S224公路等多条铁路、公路，路基温度控制效果良好。

探究多年冻土区桩侧冻土含冰量差异对桩基础承载性能的影响,不仅有助于冻土区桩基础的设计施工,而且对桩基础变形防控有重要指导意义。利用ABAQUS有限元软件,模拟计算桩侧不同含冰量分布模式下桩基础的荷载传递和承载力。桩侧含冰量分布模式设置为:倒梯形(含冰量沿桩深减小)、灯笼形(含冰量沿桩深先增大再减弱)和正梯形(含冰量沿桩深增大)。结果表明:尽管桩侧总体含冰量相同,桩基础的承载性能受桩侧土体的含冰量影响显著。取荷载为26 MN进行分析,倒梯形、灯笼形及正梯形工况对应位移依次为0.026 m、0.030 m及0.032 m;在相同荷载下,桩侧土体含冰量倒梯形分布时的桩顶沉降要小于正梯形分布时的沉降,而灯笼形分布情况介于二者之间;桩侧摩阻力整体呈现上大下小的趋势。研究成果可为寒区基础工程设计与施工提供理论参考。

全球变暖对北半球多年冻土的影响日益显著，多年冻土退化是现代冰冻圈中与气候变化相关的最紧迫问题之一。本研究基于15种不同地球系统模式（ACCESS-CM2、ACCESS-ESM1-5、BCC-CSM2-MR、CanESM5、CESM2、CESM2-WACCM、EC-Earth3、FGOALS-f3-L、IPSL-CM6A-LR、MIROC6、MPI-ESM1-2-HR、MPI-ESM1-2-LR、MRI-ESM2-0、NorESM2-LM、NorESM2-MM）的CMIP6土壤温度数据，分析了未来不同排放情境（SSP126、SSP245、SSP370和SSP585）下北半球多年冻土面积和活动层厚度（ALT）的时空格局，重点解析了影响ALT变化的主要环境驱动因子。结果表明：各地球系统模式（ESM）对ALT的模拟能力差异显著。基于性能最优的4个ESM（MPI-ESM1-2-LR、ACCESS-ESM1-5、MPI-ESM1-2-HR和BCC-CSM2-MR）分析发现，2015—2100年间，高排放情境（SSP370、SSP585）下多年冻土面积减少速率显著加快，SSP585情境下冻土面积消退...

为探究微型水泥钢管桩在多年冻土地区的适应性，以某输油管道阀室建筑基础项目为依托，通过现场试验和数值模拟研究桩基的承载模式及桩周土的回冻规律。研究表明，桩基荷载沉降曲线变形较缓，承载模式表现出摩擦桩特性，且承载力满足设计要求；水泥入模温度5℃，施工完成后，桩周土体融化圈在第5d时达到峰值，第36d完全消失，桩周土体重新回冻；桩基水化热影响最大半径因位置差异而存在不同，桩周土体初始温度最高的位置影响半径最大，约为2.9倍桩径；与大直径桩基相比，微型水泥钢管桩的回冻时间和影响半径分别约为大直径桩基的1/4和1/3。研究结果表明，在多年冻土地区微型水泥钢管桩具有较好的适应性。

在全球变暖的背景下，青藏高原地区的降雨量呈增加趋势。降雨改变了水分边界条件，为明确水分边界对冻土路基水热过程的影响程度，基于传热理论与非饱和土渗流理论，建立了包含水分迁移、相变的水热耦合模型。将综合考虑降雨与蒸发的水分边界引入模型，并与无水分边界下的含水量、温度及其通量的变化规律进行对比。结果表明：暖季忽略水分边界将低估含水量、高估土体温度；引入水分边界后，暖季路基浅层土体液态水含量在0.06～0.11 m3/m3波动，较无水分边界时可增大36.14%;雨水感热与蒸发潜热使地表能量再分配，减小了热传导通量，最终表现为路基浅层土体的暖季平均温度较无水分边界时最大可降低0.75℃。

黄河源区是黄河流域的重要产水区和水源涵养区，近年来气候变暖导致黄河源区冻土退化加速、多年冻土活动层逐渐增厚。冻土的变化使黄河源区的水资源和涵养功能研究变得更复杂。研究明晰多年冻土变化状况、量化评估水源涵养量对多年冻土变化的响应，对黄河流域及青藏高原水资源科学管理具有重要意义。基于水文、气象及冻土等多源数据，对黄河源区多年冻土变化对流域地表径流和水源涵养量的影响进行了具体分析。结果表明，（1）1960—2020年间，黄河源区多年冻土呈退化趋势，活动层厚度增加10～25 cm，多年冻土集中分布区域逐渐缩小，到2020年部分区域多年冻土已退化消失。（2）黄河源区水源涵养量呈波动上升趋势，1979—2018年间有14年为负值，26年为正值，表明水资源总体上补给大于消耗。自1998年实施水量调度和退耕还林还草政策以来，水源涵养量逐步提升。（3）随着多年冻土退化（活动层厚度的增加），水源涵养量呈增加趋势。源头至黄河沿站和吉迈站至门堂站区域的水源涵养量变化，对多年冻土退化的响应最为显著。本研究有关结论可为黄河流域水资源管理和科学利用提供参考。