土壤热状态是指示多年冻土存在及其热稳定性的最关键指标。为探究黄河源头区冻土热状态的较长期变化，首先构建了土壤热传导数学模型并基于HYDRUS-1D模型求解，经参数率定验证，表明该模型具有较好的可靠性和适用性，然后利用中国区域地面气象要素驱动数据集（CMFD）驱动模拟了黄河源头区6个钻孔1979—2018年冻土地温的变化。结果表明，黄河源头区冻土热状态在1999年发生转变：1999年前温度变化速率为-0.037～0.026°C/a,1999年后升温速率为0.006～0.120°C/a。分析表明1998年的气候变暖突变及1999年的极端气候灾害突变是黄河源头区冻土地温在1999年发生突变的主要原因；冻土地温升高，冻土热稳定性下降，将深刻影响冻土水源涵养功能。该研究可厘清高原冻土对气候变化的响应规律，为加强黄河源头区生态环境分区管控提供科技支撑。

研究不同冻土活动层兴安落叶松的生长状态、更新苗生长和碳储量变化，探讨冻土与植被的依存关系，为今后大兴安岭兴安落叶松的经营提供参考。通过3年野外调查数据分析，对比兴安落叶松胸径、树高、生物量，更新苗的生长指标、枯损碳量和进阶碳量的变化差异。结果表明，随着冻土活动层深度的增加，不同径阶组中不同活动层兴安落叶松生长趋势为CK> 2.0 m活动层>1.0 m活动层>0.5 m活动层，且差异性均为显著(P 2.0 m活动层> 1.0 m活动层> 0.5 m活动层，枯损碳量呈相反趋势(CK <2.0 m活动层<1.0 m活动层<0.5 m活动层)。因此，冻土活动层厚度的不同是影响兴安落叶松生长发育和碳储量释放的重要因素，本研究为今后高效经营大兴安岭冻土区兴安落叶松提供了重要的理论依据。

在多年冻土区进行工程建设，将不可避免地影响到下伏多年冻土热状况，进而影响到冻土地基承载力和工程结构的长期稳定性。结合高海拔连续多年冻土区某渠道工程，针对溢口开展了多年冻土地温监测系统的建设与地温连续观测。基于获得的2019—2020年冬季监测数据，分析了溢口开挖施工过程及后期过水对下伏多年冻土的热影响规律和程度。初步研究结果表明，受积水和过水影响，溢口下伏浅层地温对环境气温的季节波动响应不明显，与天然场地浅层地温变化过程显著不同。溢口下伏多年冻土地温较天然场地地温高，且越靠近过水断面，两者差异越大，现有结果表明这一差异为0.4℃左右。鉴于冻土地基强度与变形行为的温度依赖性，建议加强溢口沉降变形及水深、流速、水温等过流水体的关键参数监测工作，为溢口长期热力稳定性预测与预警提供重要依据。

为了研究多年冻土区地温分布及其演化规律,基于多年冻土工程路基地温现场监测资料,采用非线性分析方法对沿线多年冻土地温数据进行回归拟合,建立了不同地段的地温波动预测模型,并根据监测结果提出了保护冻土路基、缓减工程作用影响的设计原则和实施方案。研究结果表明:不同监测时段的冻土地温变化规律基本相同,在2～3.5m深度范围内,温度降幅较大;3.5m以下温差变化相对缓慢,在0℃线左右波动,并逐渐趋于稳定。采用提出的多年冻土地温预测模型进行地温—深度曲线预测效果良好。冻土路基设计应以保护冻土、控制融沉速率为基本原则,通过控制路基最小填土高度、设置隔温材料、完善地表水和路基内部排水设施等措施,减缓工程作用对冻土路基的不利影响。本文研究成果可为冻土路基地温预测、变形监测和降温措施制定提供参考。

为了研究国道214线沿线多年冻土地温情况,为多年冻土地温预测提供依据,根据国道214线的地温监测资料,首先对国道214线进行综合地温分区,采用非线性拟合算法对各地温分区进行曲线拟合,得到7个地温分区的地温曲线拟合模型。根据此预测模型对国道214线地温分布进行了预测计算,计算结果表明:理论地温剖面曲线与该地区实测地温剖面曲线形态相似;地温随深度变化趋势基本一致,稳定地温理论值与实测值相同,稳定地温深度也基本一致;用该地温预测分段函数模型进行的地温断面曲线预测,总体趋势预测良好。

受气候变暖影响,青藏高原多年冻土目前处于退化状态,将会对多年冻土区的工程稳定性及生态环境产生显著影响。基于青藏铁路沿线多年冻土区4个气象站1955～2011年的气温及风火山冻土定位观测站阳坡侧15 m和阴坡侧35 m两个天然测温孔连续35年的实测地温资料,对年平均气温变化特征和多年冻土退化过程进行分析。结果表明:青藏铁路沿线多年冻土区的年平均气温从20世纪50年代后期开始逐渐升高,进入70年代后呈下降趋势,80年代中期又开始逐渐升高,2000年左右开始加剧上升,升温速率呈逐渐增大的特点;风火山地区阳坡侧多年冻土年平均地温在1978～2014年升高0.91℃,阴坡侧在1964～2014年升高0.58℃,多年冻土处于退化状态;在多年冻土的退化过程中,地温曲线类型发生着转变,阳坡侧地温曲线由最初的正梯度型转变为过渡的零梯度型,又转变为目前的负梯度型,阴坡侧地温曲线目前处于正梯度型向零梯度型过渡的阶段;阴坡侧多年冻土的退化程度远小于阳坡侧,阴阳坡冻土特征的差异主要是由寒季地温差异造成的;天然上限对年平均气温的变化较为敏感,其变化规律与气候变化规律呈显著的相关性。

针对青藏铁路高寒多年冻土的特性,为了确保多年冻土不被人为破坏及结构自身安全,青藏铁路不冻泉站区办公生产综合楼采用低架空基础。为了得到低架空房屋基础的安全性及其对多年冻土的影响,对基础冻土地温及基础沉降进行连续监测。监测数据表明:低架空房屋基础对于其下多年冻土起到有效的保护作用,房屋基础的变形控制点大部分表现为沉降,但沉降值较小,均满足现行规范要求。

为研究冻土桩基随地温变化的受力性能,采用m法进行实例分析。通过拟合归纳得出了桩基最不利位移和弯矩与地基系数的比例系数的拟合方程,且均可用二次多项式分布拟合;假设了地基系数的比例系数与月平均最高地温的线性关系,进而得出最不利位移和内力随地温变化的计算方法。

为了充分了解共和至玉树公路(简称共玉公路)沿线的多年冻土地温分布情况,为多年冻土地温预测提供必要的理论支撑,根据共玉公路及国道G214线地温监测资料,应用地温波动理论对共玉公路沿线多年冻土地温采用非线性拟合算法进行地温曲线拟合,得到其不同分区的地温曲线拟合预测模型,并根据此预测模型对沿线多年冻土地温进行了预测计算。研究结果表明:理论地温剖面曲线与该地区实测地温剖面曲线形态基本相似,地温随深度变化趋势基本一致,稳定地温理论值与实测值基本相同,稳定地温深度也基本一致;用提出的地温拟合预测模型进行地温断面曲线预测效果较好。

多年冻土的年平均温度和含冰类型作为表征多年冻土特征的两个基本指标,在一定程度上决定了多年冻土区公路工程所要采取的技术措施.因此,年平均温度和含冰类型是多年冻土公路工程设计和施工中必须考虑的两个因素.通过对青康公路国道214线沿线冻土工程地质状况调查和公路病害的分析,结合区域内气象水文等资料,研究了公路工程病害对多年冻土年平均温度和含冰类型的敏感性,查清了影响公路病害的主要因素.研究结果为不同地温分区、不同含冰量多年冻土区公路病害防治技术措施的选择提供了科学依据,将减少或延缓多年冻土区公路病害的发生,提高工程质量,节省养护成本,保障安全运营,促进冻土区经济社会的发展.