为了明确降雨对多年冻土区公路路基内部水热状态的影响，以青藏高原北麓河地区的环境特点和多年冻土路基结构为背景，在室内底板-大气双控温模型箱内制作冻土路基的几何相似比(1∶6)模型。首先通过无降雨和有降雨工况对比试验明确2种工况下多年冻土区路面温度及热通量的变化特征，然后进一步探究2种工况下路基内部水分场及其温度场的变化特征，进而明确多年冻土区公路路基内部水热状态对降雨作用的响应情况。研究结果表明：降雨作用下路面温度普遍低于无降雨时的路面温度，且路面及路肩下部5 cm处热通量呈减小趋势，路面下部热通量减小相对更加明显，约为路肩下部热通量减小量的3倍，表明降雨作用缓解路基内部热量吸收；降雨会显著增加路基不同部位的浅层含水量，降低路基浅层温度，且夏季较多降雨量导致冻土路基释放出更多的热量，路基温度降低明显；降雨作用对路基不同部位下部含水量和温度的影响随着深度增加逐渐减弱，对路基下部50 cm及以下位置的含水量和温度基本没影响；相比路基其他部位，降雨作用导致天然场地含水量增加明显，而路面下部含水量增加较小；虽然路面下部含水量增加较小，但沥青路面吸收的热量较多导致自身温度较高，因此降雨作为能量冷脉...

在人类活动和全球气候变化驱动下，青藏高原气候整体呈现暖湿化变化趋势，由此引发的多年冻土活动层水热变化对寒区生态环境和寒区工程稳定性产生显著影响。目前，温度升高对多年冻土的影响机制较为明确，但降雨增加、降雨增加与气温升高共同作用下的多年冻土水热响应过程和机制尚不明确。在考虑雨水感热作用的地表能水平衡-冻土水热耦合模型的基础上，对比研究气温升高、降雨增加单一作用及其共同作用对活动层水热影响机制。结果表明：相比气温升高和降雨增加单一作用，暖湿化复合作用导致地表净辐射通量和蒸发潜热通量增长显著，地表感热降低更加明显，雨水感热影响较小，地表土壤热通量呈增加趋势；暖湿化复合作用下温度梯度液态水通量增长显著，基质势梯度液态水通量在浅层增幅也大于单独升温作用，但小于单一降雨增加作用，暖湿化导致暖季土壤含水率增幅小于单独降雨作用；暖湿化作用下活动层热传导通量在冷季增加显著且增幅小于单独升温作用，而液态水对流传热在暖季增加明显且增幅小于单独湿化作用；降雨增加促使土体暖季降温显著，暖湿化与单一气温升高均导致土体在冷季升温效果高于暖季；气温升高1.0℃引起多年冻土上限下移10cm，降雨增加100 mm促使上限...

【目的】季节冻土区公路路基因季节性温度变化使路基中的水分向上迁移，导致水分在封闭覆盖层下聚集产生覆盖效应，进而引起路基冻胀、融沉、路面开裂、道路翻浆等工程病害。为了有效抑制封闭覆盖层下覆盖效应的产生，以季节冻土区气候特征为背景，开展了室内一维土柱试验。【方法】通过设计两组冻融循环条件下的室内路基模型试验，探究有、无毛细阻滞层季节冻土区路基内部的水热变化规律，验证毛细阻滞层对季节冻土区公路路基覆盖效应的防治效果。【结果】在季节性温变导致的冻融循环条件下，传统路基浅层2.5、5.0 cm深度范围内的土体含水率随冻融循环次数的增加而不断增大，最大液态水含量增加量达5.8个百分点，覆盖效应明显；毛细阻滞层路基在浅层2.5 cm深度处的土体含水率随冻融循环次数的增加水分累积量仅为1.8个百分点，且经历3个循环后其他深度的最大液态水含量与含水率累积量均略有减小，整体含水率远小于无毛细阻滞层路基的。【结论】毛细阻滞层的设置能够明显抑制覆盖层下浅层土体含水率的增加和累积，且对维持季节冻土区路基土体水分场稳定具有重要作用。

气候暖湿化背景下，青藏高原地区大气水汽含量的增大通过影响地表辐射进而影响多年冻土地表能量分配及其热稳定性。以青藏高原中部北麓河地区的气象数据与活动层水热数据为基础，分析了2 m处空气相对湿度和夏季典型降雨事件对地表反照率及辐射四分量的影响。结果表明：大气水汽通过削弱太阳短波辐射，吸收地面长波辐射，增加向下长波辐射，进而降低地表反照率。大气水汽对地表辐射的影响具有明显的季节性特征，夏季大气水汽对太阳短波辐射的削弱作用最明显，并且发射的向下长波辐射较多；冬季大气水汽对太阳短波辐射的削弱作用相对较弱，发射向下长波辐射较少。在研究时段内北麓河地区夏季和冬季空气相对湿度每增加10%，太阳短波辐射日均值分别减少54.9和9.8 W/m2，向下长波辐射日均值分别增加14.8和3.9 W/m2。秋季空气中水汽含量的变化对地表反照率的影响最大，秋季空气相对湿度每减小10%，地表反照率增加0.15；春季最小，春季空气相对湿度每增加10%，地表反照率仅降低0.01。夏季不同典型降雨事件导致近地表水汽密度和浅层土壤含水量增大，使地表反照率降低。夏季不同类型降雨事件对...

桩-土界面间冻结力及荷载作用下界面的剪切力学行为是决定冻土区桩基础承载性能和荷载传递的关键。由于冰的显著流变性及高含冰量冻土区上限附近厚层地下冰的广泛分布特征,桩基础中上位具有的冰冻结界面剪切蠕变特性对桩基础的承载性能有显著影响。为研究桩冰冻结界面剪切变形特征及其内在机制,开展了-3℃、-5℃下冰-钢管结构分级加卸载剪切蠕变试验。通过对变形曲线的分段独立解耦,分析了冻结界面的黏弹塑性剪切变形行为。结果表明,界面剪切变形可分解为瞬弹性(Sie)、瞬塑性(Sip)、黏塑性(Svp)以及黏弹性变形(Sve)。广义弹性剪切模量随分级荷载的增加逐渐变大,表明加卸载过程中结构未加速破坏前界面存在明显的强化效应。界面剪切蠕变特征随剪应力水平的增加由衰减向非衰减过渡。其中,黏弹性变形和低剪应力水平下黏塑性变形均表现为衰减性,且荷载越大,黏弹性变形越大。高应力水平下黏塑性表现为非衰减性,且变形速率随剪应力水平增加显著提升。整体而言,冻结界面塑性变形值占总累计变形的比例先减小,后增大,其中瞬塑性变形主要存在于应力水平较...

植被覆盖对斜坡土壤水热变化具有显著影响，而水热变化会导致斜坡地下水位、稳定性改变。以黑方台斜坡植被覆盖区域、无植被区域的土壤温度与含水量监测数据为基础，基于水热力耦合数值模型，研究植被覆盖对季节冻土区斜坡土壤水热与稳定性影响。结果表明：1)无植被区域土体冻结深度更厚，冻结持续时间更长，促进地下水往植被覆盖区域渗流，导致植被覆盖区域土壤含水量更高。2)在冻结期，无植被区域地下水位的上涨幅度高于植被覆盖区域，在相同灌溉条件下，植被覆盖区域更容易发生滑动，其滑移面也更陡。(3)黑方台植被覆盖区域滑坡具有渐进后退式演化特点，每次滑移面均会沿滑坡后壁凹槽底部发生，形成逐级后退的破坏模式。

降水作用会导致冻土活动层的水热状态发生明显变化，并且青藏高原地区的降水也表现出明显的季节性差异。为了分析季节降雨特征对冻土活动层内部水热状态的影响效果，对青藏高原中部北麓河地区的气象资料以及活动层内部的热通量、含水量、温度变化开展了原位监测。研究结果表明：北麓河地区是以小雨事件为主，中雨事件为辅的降雨特征，小雨事件占3-11月降雨事件的90%左右。并且，夏季还会发生大雨事件，秋季出现持续降雨事件。其中，各个季节降雨事件导致地表净辐射整体呈现减小的趋势，且夏季大雨事件对净辐射的影响效果更加明显，秋季持续降雨事件导致净辐射表现出先增加后减小的趋势，土壤热通量的变化规律与净辐射的变化基本一致。降雨作用通过影响地表净辐射改变了土壤热通量的变化，进而引起土壤内部水分场及温度场发生改变。其中，夏季大雨及中雨事件会显著增加浅层土壤含水量，而春季和秋季降雨对土壤含水量影响较小；各个季节小雨事件对土壤温度的影响可以忽略，但中雨、大雨及持续降雨事件会显著缓解浅层土壤升温趋势，且随着深度增加，降雨事件对于缓解土壤升温趋势逐渐减弱。研究结果对于多年冻土区的区域生态环境问题以及工程建筑物病害防治问题的解决具有一...

季节冻土区的覆盖效应会导致路基内部发生水分迁移从而引起路面产生冻胀开裂及融沉塌陷等病害。采用非饱和土体水汽热耦合模型，重现了粉质黏土路基覆盖效应的形成过程，模拟了砂土换填法处理季节冻土区路基覆盖效应的效果。研究结果表明：(1)对于未换填的粉质黏土路基填料，覆盖效应作用下液态水和水汽在冬春季节向路基表层迁移，夏秋季节向路基内部迁移，水分在路基表层近1 m的范围内聚集，含水率的最大增加量达18%;(2)换填后的砂土路基相比于未换填的粉质黏土路基其冻结深度更深，液态水和水汽迁移通量减小。换填后的路基在覆盖效应作用下水分迁移量在换填深度内减少，含水率的累积变化值比未换填的路基小26%。因此，将路基一定深度范围内的粉质黏土填料换填为砂土填料可以防治由于覆盖效应所引起的表层含水率的增加。