为了保证高寒地区分散居民埋地供水管道不冻结，防止周围冻土因管道散热而融化，造成埋地管道下沉损坏，使用U型管作为伴热管，考察其防冻保温效果。通过数值分析方法研究了U型伴热管对输水管和冻土层温度的影响。结果表明，U型伴热管伴热保温效果良好，在所研究的参数范围内，U型伴热管的进出口温差最大约为8℃，最小约为1℃。以管道长度为50 m和120 m的数值模拟数据为基础，通过U型伴热管去程和回程温差，预测U型伴热管出口处温度降到冰点以下时对应的输水管道长度分别为587 m和638 m。最后拟合得到了冻土层的最高温度关联式，通过此关联式可以获得不同的U型伴热管进口温度和进口流速的极限值，从而保证冻土层不被融化。
针对高寒高纬度地区不同冻土厚度下爆破块度大块率高的难题，在乌努格吐山铜钼矿冬季低温下进行爆破漏斗试验。根据试验结果利用利文斯顿爆破漏斗理论确定了冻土装药参数与爆破漏斗参数之间的关系，计算出冻土层的变形能系数，分析了不同冻土层厚度的爆破漏斗特性曲线。在装药量为4 kg时，冻土临界深度为1.3 m,最佳埋置深度为0.84 m,变形能系数为1.06;在装药量为8 kg时，冻土临界深度为1.7 m,最佳埋置深度为1.2 m,变形能系数为1.05;在装药量为12 kg时，冻土临界深度为2.2 m,最佳埋置深度为1.34 m,变形能系数为0.95。根据爆破立方根定律，推导出适用于现场冻土区的最佳装药参数，经过对不同冻土层厚度多种爆破参数下爆破效果对比分析，采取“分区域，分阶段”原则优化爆破效果，对于弱冻层区域采用减小堵塞长度并增加装药高度的方法提高爆破质量；对于强冻土区主爆孔周围增加辅助孔来降低冻土层大块率。总结出适用于高寒地区随冻土层厚度变化的爆破参数优化方案，爆破效果改善明显，在很大程度上降低了冻土层爆破后的大块率产出，提高供矿率。
为适应青藏高原多年冻土区恶劣环境,应对高原多年冻土区路基融沉变形局部变位大、纵向形态变化急剧、分布范围广等问题,有必要研发一套高精度、高韧性、适应大变形并具有自动化功能的高等级公路病害监测体系。该文以布拉格光栅光纤传感监测技术为基础,提出光栅光纤位移阵列传感器设计方法,基于克里金空间插值理论,选取最小估计均方差、平均预测精确度作为变形场预测的评估因子,结合监测成本估算开展光纤阵列优化布置分析,提出基于空间插值优化的冻土路基变形场自动化监测系统。研究结果表明:光栅光纤位移阵列传感器优化设计参数为横向间距2 m、纵向间距4～6 m,结合克里金空间插值理论,可实现由点及线、由线及面的冻土路基浅层、深层区域变形精准监测和预估;设计的光栅光纤位移阵列传感器具有测量精度高、可变大量程、稳定耐用等优点,易于搭建可扩充、可复制的长期组网监测体系,对实现冻土路基区域性大变形的自动化监测和不均匀沉降灾害的云端化识别具有借鉴意义。
在路基施工建设中,由于高海拔高寒地区地形特殊,地理环境和气候条件都对公路的使用寿命产生一定的影响,笔者介绍了在高海拔高寒地区建造公路时路基建设的施工方案,提高路基的稳定性和延长公路的使用寿命。由于金属波纹管涵有着应变能力强等较为优越的性能,因此金属波纹管涵在高原地区的公路建设中得到广泛的使用。
等效显热熔法是研究高寒地区冻土活动层温度场水文过程和生态变化的重要方法。通过引入描述冻土活动层饱和程度的参数,改进了等效显热熔法,使其适用于非饱和带。在假设土壤含水量不变,忽略水分对流和热源(汇)的前提下,使用COMSOL Multiphysics模型模拟了黄河源区玛多县冻土活动层的温度状况。结果表明:改进的等效显热熔法是合理、可信的,可以用于高寒地区冻土活动层变化规律与机制的研究。
高寒地区露天矿井裸露在地表的冻土由于硬度大不能直接挖掘,将影响土方正常剥离,传统的冻土爆破处理方法成本高、安全系数低。介绍了一种替代爆破的冻土处理方法,既能降低生产成本,又能保证安全生产。基于神宝能源公司露天煤矿的生产实例,阐述了冻土预深翻掩埋技术在高寒地区的创新应用及详细的处理方法,通过与传统爆破作业详细对比,结果表明,该技术可以有效提高作业效率,节省爆破成本,减少爆破作业量,减少因爆破产生的各种安全事故,做到本质安全。
通过对高寒地区给排水管道铺设和管道保温层厚度设计的研究,提出一种新的高寒地区给排水管道保温层厚度设计计算的方法,即利用计算机通过Ansys进行数值模拟计算分析的方法,并通过实例得以证明这种计算方法是有效的,从而丰富了高寒地区给排水管道保温层厚度的设计计算方法,并为其他计算方法提供了验证性方法。
青海省的桥涵病害多源于高寒、冻土等因素,多年来在青海公路建设中积累了大量的经验与教训。本文论述高寒冻土地区桥涵研究、设计、施工方面的预防治理措施。
以青藏铁路16标段混凝土工程施工为依托,对高寒多年冻土区混凝土材料耐久性、配合比设计,混凝土水化热对冻土层热扰动影响,混凝土施工应用等方面进行探讨和初步研究。
分析土的冻结过程是研究高寒地区地基处理方法的一个重要环节 ,而土的物理性质对冻胀性的影响作用剖析是冻结过程分析的重要内容。通过研究 ,深刻了解土的物理性质与冻胀性之间的相互关系 ,进而为确定高寒地区合理的软土地基处理方法奠定基础。