作为东北多年冻土典型区，在气候变化和人类活动的共同影响下，大兴安岭山区多年冻土广泛快速退化，并导致了冻融灾害的频发。为系统地掌握该区工程冻融灾害分布及冻土退化情况，我们采用ERT、浅层测温（0～2 m）和无人机航测等方法于2023年8—9月开展了大兴安岭多年冻土区冻融灾害调查。结果表明，沥青路面下融沉长度和融沉量最大且以路基融沉（包含路基倾斜和波浪路面）为主；混凝土路面以长大深纵裂为主，而林区铁路和中俄原油管道（China-Russia crude oil pipelines, CRCOPs）以管基和施工运营作业带（right-of-way，或ROW）融沉和热喀斯特为主。冻融灾害地理分异特征明显：融沉灾害多发现于地势平坦且冻土保存条件较好的位置，融沉灾害的年平均地温与坡度呈正相关关系，且破坏长度与坡度为负相关关系。阳坡的融沉灾害平均破坏长度大于阴坡破坏长度。低纬度的融沉灾害平均破坏长度大于高纬度破坏长度。年平均地温较低的草甸土和森林土的融沉灾害的平均破坏长度大于年平均地温较高的暗棕壤的融沉灾害的破坏长度。冻融灾害对交通工程设施地基基础的安全运营造成了威胁：CRCOPs Ⅰ和Ⅱ线（漠河—...

多年冻土退化后，融区周期性冻结和融化作用会严重损害输油管道的稳定性.为查明原油管道埋设区多年冻土分布、发育现状，计划分别采用二维、三维高密度电法进行探测.为了进一步研究高密度电法不同探测方式的有效性和冻土的电阻率响应特征，首先在管道下部空间建立未融化、半融化、贯穿融化3种模型，采用EarthImager 2D和EarthImager 3D软件进行有限单元法正演和圆滑约束的最小二乘法反演；随后根据数值模拟结果，对比研究3种模型电阻率响应特征及反演结果的差异性，总结二维、三维高密度电法勘探效果；最后利用勘探实例进一步验证.结果表明，高密度电法在多年冻土探测领域是一种行之有效的方法：二维高密度电法对未融化、贯穿融化探测效果优于半融化状态；三维高密度电法采集数据更加丰富，目标体形态展示更加直观精细，反演结果更加接近理论模型，适用各种冻土融化状态.野外实例进一步验证了数值模拟结果，三维高密度电法的应用也对多年冻土精细探测领域提供了新思路.

本文利用分离式霍普金森压杆（SHPB）装置探究冲击加载下含盐量和应变率对饱和含盐冻土动态强度的影响。试验结果表明，当含盐量介于0%～2%时，土体的动态强度大约随含盐量每增加1%而减小1.5 MPa；随应变率每升高250 s-1而增大2.0 MPa。从能量角度分析，土体冲击过程中的吸收能密度大约随含盐量每增加1%而减小0.1 J/cm3；随应变率每升高250 s-1而增大0.2 J/cm3。基于能量平衡和断裂理论，推导了饱和含盐冻土压缩膨胀拉伸破坏模型的动态强度理论计算式，计算结果与试验结果误差不超过10%，且能预测动态强度随含盐量和应变率的变化趋势，表明该理论可以揭示饱和含盐冻土的动态破坏机理，为工程实践提供理论基础和借鉴意义。

多年冻土区输电线路塔基基础附近活动层厚度和地下冰变化与基础稳定性密切相关，塔基施工的热扰动和混凝土基础的热效应使得基础周围冻土易发生退化，不利于基础的稳定。高密度电法是冻土工程环境研究中常用的地球物理方法，其探测结果的可靠性和分辨能力受数据采集方式、目标体地电结构影响。为减小对输电线路塔基附近冻土特征识别的不确定性，通过建立基础周围多年冻土地电模型的正反演模拟，发现活动层处于融化状态时各种装置方式数据采集均能较好地反映活动层厚度的起伏，但由于冻融锋面附近显著的电阻率差异，难以识别多年冻土层内的地下冰空间分布特征。而活动层处于冻结状态时进行探测能显著提高对多年冻土层内的地下冰空间分布特征识别精度，其中偶极-偶极装置可较好地识别高、低含冰量区域的发育位置和形态特征。在青藏直流输电线路塔基基础附近冻土探测中证实了方法的有效性，探测结果揭示了施工过程和基础热效应导致的塔基基础附近的地下冰退化。以上研究表明，通过正反演模拟，根据具体探测目标选择合适的探测时机和数据采集方式，能显著提高高密度电法探测结果的有效性和精度。

结合铁伊（铁力—伊春）高速铁路沿线岛状多年冻土的分布特征，通过室内试验研究了铁伊高速铁路沿线不同种类的岛状多年冻土在不同影响因素条件下的融沉特性，并根据不同种类的多年冻土融沉特性进行了工程措施分析。研究结果表明：岛状多年冻土的融沉系数随着含水率的增大而增大，随着干密度的增大而减小；岛状多年冻土的融化压缩系数在不同试验荷载作用下并非常数，而是随着荷载的增大而减小。对于融沉系数较大且埋深较浅的富冰或饱冰多年冻土采取挖除换填的工程措施；对于融沉系数较小的多冰或者少冰冻土，采用挖除换填+预融的工程措施；对于埋深较大的多年冻土采取桩基加固的工程措施。

以国道322库—根公路工程为依托，通过对沿线多年粉质黏土冻土原状样进行融沉试验，分析了融沉系数随含水率、干密度的变化规律，发现弱融沉以上等级的粉质黏土冻土原状样的融沉系数随含水率的增大而增大、随干密度的增大而减小的规律，进而提出了多年冻土区粉质黏土路基的治理思路，为极寒地区多年冻土路基融沉治理提供了理论参考与科学依据。

青海—西藏±500 kV直流联网工程不冻泉-风火山段输电线路工程分布在青藏高原冻土地区,其塔基稳定性主要受到冻融循环作用、冻土和地下冰稳性、不良冻土现象、环境气候变迁以及输电线路工程结构本身等诸多因素的影响,由此会导致输电线路冻土工程问题的出现,并会对工程的安全运营产生影响。为了解决这一工程问题,以高密度电法为主、钻探验证为辅的综合勘察方法对工程区域内的多年冻土分布范围及状态做了详细的勘察和研究,最终以83.7%的定量解释精度确定了冻土层、地层、冻土层上水的分布特征和范围,总结出了不同类型冻土的电阻率值及变化范围,为输电线路工程塔基定点、设计、施工及选线等工作提供了科学依据。

针对冻土公路工程中冻土地基在横向及纵向上分布不均匀,导致钻探和坑探等常规点状式探测方法难以准确探明多年冻土的分布与发育特征问题,开展了高密度电法、地质雷达、地震折射波法、地震映像法和瑞雷面波法等物探方法在多年冻土辨识方面的应用研究。结果表明:利用土体在冻结和融化状态下波速、电阻率和介电常数的显著差异,可以采用物探方法进行冻土的上限、冻融边界以及冻土类型的研判。针对物探方法的多解性,应根据冻土勘察对象与内容,采用多种物探方法进行勘察,以最大限度地降低这种多解性,提高冻土勘探的精确度与推广性。

热参数是进行冻土温度场评估和强度稳定性计算的先决条件,但其数值由于组成材料的多相性和水物态变化的持续性而难以确定。为揭示四相系冻土材料的比热与其干密度、饱和度和温度的关系,研究了压力、温度、物态变化对土比热的影响。在此基础上,依据自然冻土和人工冻土的存在温度、干密度和含水量,配制了多种黏土试样。通过低温恒温循环槽和比热容测试仪等仪器设备,实测了试样的比热容。研究表明,当干密度一定时,冻土的比热随饱和度的增大而增大,其原因在于孔隙水比热对土比热的贡献随饱和度的增大而增大;当饱和度一定时,比热随干密度的变化而变化,但其趋势在高饱和度和低饱和度阶段呈现不同的规律,这可能源于土颗粒与水的质量占比和水土比热的差异都对比热有重要影响但影响权重不同。另外,论文还研究了误差的原因在于热平衡持续阶段的热量损失难以评价,并提出了提高绝热效率的改进方向。

框架通风锚管多年冻土边坡支护结构是基于"积极保护冻土"的原则提出的一种同时具备通风降温功能和锚固功能的新型多年冻土边坡支护结构,为了推动该结构在工程中的应用,现对其降温效果进行研究。首先,对通风锚管与土体之间的管壁换热机制进行分析,得出考虑风速影响的管壁热流密度计算公式;然后建立通风锚管径向传热模型,以管壁热流密度作为锚管边界条件,通过摄动方法求解,得出径向冻结锋面扩展的降温效果评价指标;同时,基于能量守恒定律得出通风锚管轴向坡面融深变化的另一降温效果评价指标;采用自主研发的有限元程序对通风锚管的降温效果进行数值模拟,并结合理论结果进行验证分析。结果表明:管壁的热交换作用是对流换热和蒸发散热两种作用的叠加;通风锚管具备较好的降温效果,且受管壁开孔率的影响较大;给出的评价指标能够全面的评价通风锚管的降温效果;有限元结果也证实了通风锚管良好的降温效果以及评价指标的合理性。研究成果能够为结构的设计提供理论依据和指导。