青藏高原气候暖湿化加剧了多年冻土退化速率，影响公路、铁路等基础设施稳定性。热棒技术具有主动单向降温特点，已广泛应用于我国青藏高原和东北部的多年冻土地区。现有研究多采用数值仿真或钻孔测温方式分析热棒技术的降温效果，随着地球物理探测技术的发展，探地雷达技术为冻土工程领域提供了一种连续且无损的新研究方法。本文以青藏公路沱沱河至唐古拉山垭口段为研究区，采用探地雷达技术研究热棒技术对路基的降温效果。在道路病害调查的基础上，选取双侧单排直插热棒路基、单侧单排斜插热棒路基和相邻未处治冻土路基三处典型路段，采用探地雷达技术探测分析路基结构损伤和下伏冻土分布情况，结合现场考察评价不同热棒布设方式对冻土路基降温效果的影响。结果表明降温效果：双侧单排直插热棒路基>单侧单排斜插热棒路基>未处治路基。双侧单排直插热棒路基下伏多年冻土层分布具有良好的连续性，与路侧天然地表相比冻土上限提升0.47 m，其上路基结构完整；单侧单排斜插热棒路基下伏多年冻土层连续性一般，冻土上限与路侧天然地表相比较为接近，其上路基结构存在结构疏松和裂隙区域；未处治路基下伏多年冻土层分布连续性较差，冻土退化明显，冻土上限较路侧...

选取某高原高速公路（片块石路基、热棒路基和通风管路基）进行无损检测，运用探地雷达技术识别多年冻土区特殊结构路基类型、病害及下部冻土分布情况。结果表明：片块石路基通风层处波形杂乱呈区域化分布，热棒路基具备固定间距窄波幅月牙双曲线特征，通风管路基具备固定间距宽幅双曲线特征；对路基病害进行识别，发现检测段片块石路基部分孔隙被堵塞、热棒路基部分热棒失效、通风管路基存在不均匀沉降；通过路基下部多年冻土人为上限的识别及对比以往勘察数据，显示检测段特殊结构路基下方多年冻土均出现退化现象，多年冻土上限下移。

长江源地区的冰川变化揭示了青藏高原气候变化趋势。冰下地形探测作为冰川发育和运动过程研究的基础，对长江地区水土保持和淡水资源储量研究具有指导意义。长江科学院在长达10 a的江源科考基础上，分别于2022年、2023年采用探地雷达(GPR)技术对长江正源沱沱河发源地格拉丹东主峰的冰川厚度进行精准探测，并对查旦湿地冻土厚度上限进行了探测研究。结合多种冰川和冻土地质模型的GPR波场模拟结果，提高了GPR技术在长江源地区冰川和冻土探测的有效性和精准度。探测结果表明，格拉丹东主峰冰川厚度和查旦湿地冻土厚度上限均有不同程度降低，冰川厚度和冻土厚度上限观测是一个常年积累的结果，后续仍需持续进行观测，积累更多数据，分析变化趋势，以估算探测区域内冰储量，研究气候变化对冰川的影响效果。

随着季节的变化,季节性冻土区活动层在冻融过程中物性参数变化显著。以东北地区季节性冻土为研究对象,采用高斯随机粗糙面来模拟粗糙不平的冻结层和融化层界面,建立了能精细描述活动层非均匀性的随机介质模型,并进行了探地雷达正演模拟。研究结果表明:活动层的冻结深度和融化深度随季节而变化,其介电常数和电导率也随季节而变化;非均匀性的活性层、起伏不平的冻结层和融化层使雷达剖面中的散射波非常发育,随时间变化,融化层起伏越大,雷达剖面中的散射波能量越强,融化层和冻结层界面的反射波识别越难。同时,证明应用探地雷达监测季节性冻土的季节变化、冻结深度和融化深度的时间和空间变化是切实可行的。

通过对低频探地雷达在青藏高原冻土带环境下的探测深度、分辨率及反射特征分析的正演模拟来研究其在冻土带天然气水合物勘探中的可行性和关键参数。首先通过雷达测距方程计算确定了理论上探地雷达的最大探测深度与发射频率、地下介质电阻率、介电常数之间的关系,并根据电磁波反射理论计算满足冻土带天然气水合物探测深度所需的系统增益;随后通过低频探地雷达分辨率计算和仿真模拟来确定低频探地雷达在大尺度(200 m)范围的广义分辨率;最后参考已经发现天然气水合物的木里地区基本情况设计冻土及天然气水合物模型,利用时间域有限差分(FDTD)方法进行二维正演,获得了探地雷达信号在冻土带底界以及天然气水合物顶、底界的反射特征,为野外实测数据的处理及解释提供有用信息。研究结果表明,采用中心频率小于等于15 MHz且系统增益大于165 dB的低频探地雷达在地表电阻率较高的冻土区能够满足天然气水合物储层的探测深度要求;分辨率计算及仿真模拟表明低频探地雷达在满足一定条件下在200 m深度可以达到探测深度1%的广义分辨率;探地雷达信号在冻土底界、天然气水合物顶、底界均存在明显的强振幅和频率突变特征;理论计算结果认为应用低频探地雷达...

我国是一个疆土辽阔的大国,各地区的地质条件都有着千差万别的区别,尤其在我国西南、西北和东北等地区,甚至还存在很多多年的冻土土质。若是在这种区域内进行铁路建设,则存在的挑战性和风险性也是十分明显,所以为了保障我国交通运输业的长期发展,相关地质勘探单位,就要采取先进的勘测设备和仪器来进行冻土地质考查,而现下,探地雷达是该地质勘测环境中应用率最高的勘测设备,本文也会对其在冻土工程地质勘查中的应用进行详细的分析和论述。

在气候变暖影响下,多年冻土对人类活动的响应更加敏感,以至加速退化.冻土退化后带来的生态环境和工程建筑热稳定性问题也会更加明显.以黑龙江省漠河县城区为例,结合钻孔资料和温度监测数据,应用探地雷达对城区中心以及周边的多年冻土分布特征进行了探测,研究分析了城市化对多年冻土的热影响.结果表明:雷达波在漠河城区地层的传播速度为0.07～0.08 m·ns-1,探地雷达结果与钻孔、温度监测资料相一致,能够较准确的确定融化深度、冻土类型、地层结构.城区对冻土退化影响较大,城区中心冻土退化严重,探测范围(0～10 m)内无冻土存在;城郊周围沼泽化湿地下部普遍发育含冰量较高的多年冻土,人为扰动影响较小,冻土上限较浅,冻土热状况相对稳定.随着漠河城区逐渐扩张,拟建或在建市政工程大多将修建在城郊周围沼泽化湿地上,人为活动不断增加势必会加速多年冻土退化,但其长期热影响范围和程度还需深入研究.

融化槽在青藏公路多年冻土区路基中是普遍存在的,它是导致路基产生不均匀沉陷、坑槽、翻浆、纵(横)向裂缝、路肩坍塌等病害的主要原因。通过整理青藏公路沿线多年冻土路基的大量钻孔资料,分析3次地质雷达探测成果,确定了青藏公路沿线连续多年冻土区南北界、典型河流融区边界,并提出了一种利用"n系数"法来确定高山越岭区不发育融化槽路段边界的计算方法。利用以上手段,进一步明确了青藏公路多年冻土区沥青路面路基融化槽的分布区域及边界、变化规律和形态特征,可为多年冻土区沥青公路路基的设计和运营维护提供理论支持和技术服务。

由于融土和冻土之间存在明显的电性差异,使探地雷达成为研究多年冻土的有效手段之一。本文结合工程实例,对探地雷达在青藏高原多年冻土工程地质勘察中的应用效果进行了现场试验研究。分析了探地雷达探测多年冻土的物理前提条件,总结了多年冻土主要地质要素的雷达图像特征和探地雷达在多年冻土工程地质勘察中的实际应用效果。研究表明融土与冻土的雷达图像特征存在明显差异:融土雷达反射波为低频强宽振幅的稀疏波,波形较杂乱;冻土反射波为高频低振幅细密波,波形较为规则;探地雷达可较为准确地划分地层、识别多年冻土上限、确定多年冻土分布范围,但尚不能有效确定多年冻土的含冰量;另外,探地雷达对细颗粒土的探测效果要明显好于粗颗粒土。文章还指出了现场探测和图像解译分析中需要注意的事项和下一步需要研究解决的问题,建议在开展现场探测工作之前先在有钻探资料或天然地质剖面处进行对比试验,搞清测区内主要地层的物性参数,掌握有效波和干扰波的分布规律,从而提高雷达探测结果的准确性和可靠性。

青藏高原多年冻土区广泛分布着热融湖塘,热融湖塘的形成会对周边的多年冻土产生显著的影响.选取北麓河地区一典型热融湖,运用探地雷达技术对该湖塘周边的多年冻土进行了探测.结果表明:湖岸坍塌剧烈区一侧的多年冻土上限深度大于湖岸轻微坍塌区和湖岸稳定区,并且在湖水的热作用下,湖岸多年冻土的上限深度随离湖岸距离的减小而增大;湖岸坍塌剧烈区上限附近的地下冰含量也明显高于湖岸轻微坍塌区和湖岸稳定区.同时,通过对湖岸测温孔的地温观测数据的分析可以看出,湖岸地温正在逐年升高且升高的速率快于天然状态,湖岸地温随离湖岸距离的减小逐渐增大.