积雪是北疆地区季节冻土冻融循环的主要控制因素，季节冻土又通过改变浅层土壤的冻融相态来影响积雪融水的下渗，但该地区消融季浅层土壤的冻融状态并不清楚，致使难以从机理层面准确评估积雪和冻土协同对土壤水分的调节作用。为此，本研究基于1961—2011年阿尔泰山地区6个气象站点的积雪与冻土地面监测数据，应用高斯模型和玻尔兹曼模型进行分析，在划分多雪年、少雪年和正常年的基础上，分析了北疆地区积雪和季节冻土的基本特征，详细探讨了消融期浅层土壤的冻融状态。结果表明，该地区各站点的多年平均积雪持续期为123.2 d，多年平均最大雪深为29.7 cm；季节冻土多年平均冻结期为150.9 d，平均最大冻结深度为120.3 cm。总体上，积雪呈现增加趋势，主要表现为雪深的增加；而冻土则呈现退化趋势，主要体现在冻结期缩短和最大冻结深度减少。不同类型积雪年冻土融化结束时间和积雪消融结束时间的对比分析显示，70%的多雪年和60.5%的正常年冻土融化结束时间分别比积雪消融结束时间早8.2 d和5.5 d；而少雪年冻土融化结束时间则比积雪消融结束时间晚13.2 d。总体上，所有站点的结果表明，随着积雪的增加，消融期季节...

正冻土冻胀是寒区工程产生冻害的关键因素，其冻胀过程是水热力相互耦合的动态作用结果，在开放系统中，温度、温度梯度、含水率、水分补给强度等都是影响正冻土冻胀变形的重要因素。冻土冻胀是水分迁移产生的竖直方向分凝冻胀和原位冻胀的共同作用，其冻胀力学特性属于各向异性。本研究参考规范内土体含冰量随冻结的变化过程，考虑泊松比、地下水位深度、降温速率等因素，得到正冻土的在冻结过程中水平与竖直方向的冻胀系数的计算方法，通过对比粉土和粉质黏土的冻胀系数，与试验结果吻合较好。案例中粉土在-0.2～-3 ℃、0.2～1 m范围内竖向冻胀系数为-1.37×10-3～-7.67×10-3，水平向冻胀系数为-0.81×10-3～-4.85×10-3，差值百分比为10.4%～77.7%，说明考虑分凝冻胀产生的各向异性是必要的。本研究提出的水平与竖直方向的冻胀系数计算方法，可以为科研和设计工作提供参考依据。

多年冻土地区中广泛分布着盐渍土，受季节性气候影响盐渍土地区的工程基础常常受到盐分侵蚀，这是此区域主要工程灾害之一。研究发现，冻结土在电场作用下，极性水分子与阳离子从阳极向阴极移动，当溶液浓度增高时，更有利于水分迁移。因此，可通过电渗的方法控制水分的聚集位置，解决冻土中因水分积聚而形成的冻害。结果表明：试验环境在-4℃下，不同含盐量试样通过粒子数量和未冻水含量影响着电流趋势——未冻水中离子浓度越大，土体导电性越强，电流峰值越大；未冻水含量增多，离子迁移通道也增多，且到达峰值时间缩短。对比通电结束后的水分迁移量，添加盐分能有效提高水分迁移量，但是0.20%、0.25%、0.30%三个浓度氯化钠盐渍土的水分迁移量区别不明显，即不同类型（低含盐度）冻土对水分迁移量的影响可以忽略。试验结果可为判别冻土地区应用电渗法适宜性提供一定的参考依据。

冻胀是影响冻土工程稳定性的关键因素之一，而水分迁移是决定冻胀等级的核心。为明确水头差对水分迁移及冻胀的影响规律，在传统无压补水的单向冻结试验基础上，引入水头差形成水头差，进行了4组不同水头差下的单向冻结试验。试验结果表明：当水头差从0增大至0.5m、1.0m、2.0m时，补水量增幅分别为29.56%、42.51%、79.87%,冻胀率增幅为14.14%、21.12%和72.80%。在水头差作用下，各位置的土体含水率均有所增大，冻结锋面处含水率最大增幅达到50%。水头差对水分迁移及冻胀有明显的促进作用，反映了采用单一细粒含量评价冻胀敏感性的不足。因此，应根据土体所处环境，合理评价冻胀敏感性，为冻土工程水害治理提供参考。

土冻结过程中的水分迁移积聚与冰分凝关系密切，但两者之间的耦合关系至今仍不清晰。借助孔隙水压力测试以及多层核磁测试技术，通过系列土冻结试验，研究了水分积聚与冰分凝之间的动态耦合关系。试验结果发现粉质黏土和本文试验用兰州黄土在冻结过程中均在冻结锋面附近存在明显的水分积聚现象，但水分积聚模式存在明显差异。本文试验用兰州黄土在封闭系统条件下发生冻结时，未观察到分凝冰生成，孔隙水压力以上升为主，在冻结初期冻结锋面附近观察到明显的液态水积聚现象；而在粉质黏土的冻结过程中，可观察到冰分凝产生，孔隙水压力以下降为主，在冻结锋面附近未观察到液态水积聚现象。分析上述现象认为，在土体冻结过程中冻结锋面附近的水分积聚存在两种模式：1）压排式积聚：由于无分凝冰形成（孔隙冰的形成），冻结区（近饱和或饱和的情况下）与未冻区的水分在水压力梯度的驱使下向冻结锋面处迁移；2）冷吸式积聚：由于分凝冰的形成，未冻区的水分在吸力的驱使下向冻结锋面处迁移。值得注意的是，这两种土体冻结过程中的水分积聚模式及其影响权重与分凝冰的形成与否有着密切关系：无冰分凝的情况下，只可能在冻结初期存在压排式水分积聚；而当存在冰分凝时，在冻结初期几...

寒区土体的冻胀融沉特性对结构物稳定带来极大挑战，冻土冻融作用机理的研究对寒区冻融灾害预防具有极其重大的意义。文中通过质量守恒定律以及能量守恒定律建立寒区一维土柱水分场、温度场数值模型，考虑冰水相变引起土体内部应力变化以建立应力场。构建一维非饱和土柱水热力耦合模型，通过与已有研究比对以验证三场耦合数值模型的准确性。研究表明：冻结锋面随冻结时间不断下移。在冻结初期，冻结锋面下移速度较快，在冻结后期冻结速度变缓，且土柱内温度成近似线性分布趋势。土柱内水分场在冻结锋面处出现明显的S形曲线。在冻结条件下，土柱发生竖向的冻胀变形，模拟结果与已有试验数据吻合良好，验证了该模型的合理性以及准确性。

以大兴安岭多年冻土区泥炭地为研究对象,通过室内模拟增温实验,研究温度升高对不同深度（0—150 cm）土壤氮循环功能基因丰度的影响。同时针对0—20 cm和20—40 cm土壤设置两个水分处理,分别为土壤原始含水量和淹水状态,研究水分变化对表层土壤氮循环功能基因丰度的影响。结果表明温度升高显著提高了活动层（0—60 cm）、过渡层（60—80 cm）、永冻层（80—100 cm）中nifH、nirK基因丰度,温度升高显著提高了活动层（0—40 cm）和过渡层（60—80 cm）中nirS基因丰度。温度升高显著提高了过渡层（60—80 cm）NH+4-N和较深永冻层（140—150 cm）NO-3-N的含量,但降低了过渡层（60—80 cm）NO-3-N和较深永冻层（120—150 cm）NH+4-N的含量,相关性分析表明,NH+4-N含量与nifH和nirS基因丰度呈显...

为了研究寒区路基在长期交通荷载作用下的动力学性能,通过室内冻融循环试验,模拟路基冻融过程存在地下水补给的情况。对冻融后的试样进行室内动三轴试验,分别研究多种因素对路基动回弹模量影响。结果表明:动回弹模量随着冻融循环次数、初始含水率和动应力幅值增加而不同程度减小,随着围压的增加而相应增加。并就开放系统下冻融循环对动回弹模量的变化率及演化机理进行深入分析,研究结果可为寒区道路设计、施工和养护提供科学依据。

高山草甸区域内道路冻胀、翻浆等病害大量发生,水分迁移是产生冻胀翻浆病害的主要原因。为了研究初始含水率、细颗粒含量及入流通量对非冻结路基土中水分迁移的影响。依托拉妥至芒康公路改建工程,进行室内试验。结果表明:当土体处于最佳含水率时,不同细颗粒含量的土样毛细水上升高度不同;在一定细颗粒含量范围内,土体总入流量及入流通量随细颗粒含量的增加而增大;当初始含水率为11%时,细颗粒含量为19%的土样总入流量随时间变化曲线表现为"S"形,而细颗粒含量为22%的土样却表现为拱形,说明土样总入流量随时间变化曲线随着细颗粒含量的增加,土样同样出现滞后现象。土体总入流量及入流通量与初始含水率成反比,总入流量随时间变化曲线由拱形变化为"S"形。结果表明高山草甸区的最低路基填筑高度控制在1.5 m以上,能有效防治路基冻胀翻浆。研究成果可对西藏高山草甸区公路建设与养护提供科学的依据和指导意义。

我国国土面积约53%为季节性冻土区,冻胀病害严重,而粉土冻胀敏感性较强。因此,研究粉土冻胀特性显得尤为重要。环境温度是影响土体冻胀特性的重要因素,为探求顶端冷却温度对粉土冻胀特性的影响,采用恒温箱、循环冷浴、Data Taker 80数据采集仪等组成冻胀试验装置,通过高精度温度探头和位移传感器,实时观测试样内部温度和冻胀变形,对土样进行了开敞系统条件下的冻胀试验。试验结果表明:粉土最大冻结深度随顶端冷却温度的降低而增大;土样的总冻胀量、冻胀率、总水分入流量随顶端冷却温度的升高呈线性增大;当顶端冷却温度一定时,土样距离顶端由远及进含水率先增大后减小,靠近冻结锋面处含水率增量最大。且土样各处冻后含水率分布随顶端冷却温度的降低而减小。