冻土层在高寒地区的生态平衡中起着重要作用，但冻土层的修复与保护在高原高寒矿区生态环境治理中经常被忽略，鲜有研究。以木里矿区聚乎更区生态环境综合整治实践为例，通过对原始冻土层的平面分布、垂向分布、地层结构、地温变化等特征的分析，针对破坏的土壤层、地表层、冻土层、煤层顶板岩层等不同研究对象的生态地质层剖面，按照模拟季节性冻土、多年冻土差异变化特征及其生态地质功能的思路，在利用构建人造冻土层和回填层二元结构冻土生态地质层剖面模型的基础上，提出了以冻土概况调查、剖面模型建立、搭接融合、确定回填时间、设计表层保水、布设截排水沟、地貌重塑为流程的人工构建冻土层的修复技术，以实现人造冻土层在物质结构、地下含隔水层结构及水力联系、水源涵养等方面的功能基本达到原始冻土层的水平，同时提供更多对冻土保存有利的条件。采用探坑、钻孔岩心取样和孔内长期地温监测等不同方法手段在以往矿区渣山区和新回填修复采坑内对比实验，证实了原渣山压覆区域多年冻土顶界在稳定抬升，采坑内新回填区已经开始形成新的冻土层；通过对比渣山区自然恢复冻土层和采坑内人工修复冻层形成的时间和厚度，表明人造冻土层构建更有助于该区冻土快速恢复。

针对深冻土层地区注水管道因深埋造成的建设费用高和维修困难等问题,以不同规格、保温厚度和埋深的注水管道为研究对象,通过对管道安装费用、保温费用、土方费用和临赔费用等影响管道建设费用的因素进行研究对比,确定注水管道采用冻土层以上敷设和保温建设方式的技术可行性和经济可行性。通过研究得出,注水管道采用冻土层以上敷设和保温的方式在技术和经济方面是可行的;对于同一条管道,管道埋深和保温厚度是影响其建设费用的主要因素。当冻土层小于1.8 m时,注水管道采用冻土层以下埋深和不保温的建设方式较为经济,当冻土层大于1.8 m时,采用冻土层以上敷设和保温的建设方式较为经济。

季节性冻土地区基础计算过程中需要考虑切向冻胀力和法向冻胀力,防止受二力影响使建(构)筑物产生破坏。对于是否考虑冻胀力应根据土的含水率、土壤类别、冻土层厚度等现场条件综合评判,不能局限于规范的规定。结合工程建设实例,分别在规范计算取值和现场试桩两种情况下,对季节性冻土地区光伏灌注桩长度进行研究,对比分析了在施工工期、造价成本的差别,为后续类似项目提供借鉴。

季节性冻土的融冻循环过程会导致土壤电阻率和冻土层分界面随季节变化,冬季输电线路杆塔地网接地电阻可能上升,甚至超过标准限定值,影响线路的安全稳定运行。为了研究季节性冻土因素对杆塔地网接地电阻的影响,仿真研究了冻土层结构及冻土层厚度对其接地电阻的影响,并采用柔性石墨和圆钢接地材料同沟敷设的方案对实际输电线路杆塔地网进行了改造,对比分析了接地电阻的差异。研究结果表明:在不同冻土层结构和冻土层厚度情况下,柔性石墨地网相比于圆钢地网,其接地电阻最大降阻率分别达到了18. 76%和23. 65%。研究成果可为季节性冻土环境下输电线路杆塔接地降阻提供参考。

为研究季节性冻土场地冻结期和非冻结期的动力学特征参数及地震动差异,通过哈尔滨场地地脉动单点三分量观测,对比分析不同季节的地脉动特征,采用地脉动单点H/V谱比法研究冻结土层对场地卓越频率、放大因子、等效剪切波速以及场地类别的影响,提出一种冻土层厚度的估算方法。结果表明:冻结土层使地脉动水平分量卓越频率增大,对竖向分量卓越频率的影响不明显;冻结期场地卓越频率增大的幅度除了与覆盖层厚度呈负相关外,还与场地表层刚度有关;冻结土层使场地放大因子减小,减小幅度与覆盖层厚度不相关,与场地表层刚度有关;通过场地剪切波速资料、地脉动H/V谱比卓越频率变化值,便可估算出冻土层厚度;冻结土层使观测场地的等效剪切波速vs20平均增加13%,vs30平均增加11%;vs20的增加未引起Ⅱ类场地类别发生变化,使vs20接近250m/s的Ⅲ类场地变成Ⅱ类场地;vs30的增加没有引起D类场地类别发生变化。

漠河盆地具有良好的天然气水合物成藏前景,了解盆地内冻土发育状况对评价水合物资源潜力和有利区优选十分重要。在东北漠河地区开展音频大地电磁测深(AMT)的剖面测量工作,目的之一是查明工区内冻土层埋深厚度以及空间分布。本文通过对东北漠河盆地北部冻土层电性特征的分析,依据冻土层的高阻特性进行了厚度识别和划分,勘探结果显示,漠河盆地北部冻土呈岛状分布,冻土分布特点为北厚南薄,西部薄,中东部厚,最大厚度为120 m,平均厚度40～80 m,反映了该区具有形成天然气水合物良好的冻土条件。

研究不同比例的森林土、泥炭、腐熟羊粪、细沙、珍珠岩改良土壤对花叶海棠生长的影响。结果发现,不同土壤改良配比对花叶海棠生长均有不同程度的改善和促进作用,其中向试验地40 cm×40 cm×50 cm的树坑中添加50%的森林土和固定比例的其他4种改良剂,花叶海棠各项生理参数最高,平均株高45.6 cm,平均新生枝条数4.3条,平均枝条长度30.6 cm,平均地径1.36 cm。可见,该改良方案是提高高寒冻土层地区花叶海棠生长量的最佳土壤改良方式。

调查发现,陆域永久冻土层及海域都存在着天然气水合物资源。我国2007年和2008年先后在南海海域及祁连山木里地区发现水合物实物样品。中国地质调查局于2010年开始实施冻土水合物试采技术研究及现场开采试验,2017年将在我国南海海域实施海洋水合物试采,相关准备工作正在进行中。本文介绍了陆域水合物试采进展及海洋水合物试采技术方案的构思。

为了提高青杨在高海拔冻土层地区的生长量,采用陶瓷太阳能集热技术人工增加土壤温度,研究不同土壤温度对青杨生长的影响。分别设置2.0、3.0、4.0、5.0℃增温梯度,对4个处理组青杨根系处的土壤进行增温处理,测定青杨新生枝粗度、新生枝长度、胸径、树高,对比得出适宜青杨生长的土壤增温范围。结果表明:土壤增温4.0℃时,青杨的新生枝粗度增长量、新生枝长度增长量、胸径增长率均达到最大,分别为14.56 mm、22.91 mm、38.83%;增温3.0℃时,青杨树高增长率达到最大值,为25.79%;青杨根系基本土壤温度增加3.0～4.0℃时,最有利于青杨的生长。

低温泡沫钻进技术除了具有岩心采取率高、钻进效率高和孔内事故少的特点之外,还具有低导热性、低热容量及对钻井孔壁的热干扰小等特点。低温泡沫系统由空压机、泡沫液罐、热交换器、泡沫发生器和参数监测系统组成。通过对泡沫液和空气制冷后,经发泡器混合后可获得低温泡沫。利用低温泡沫作为冲洗介质进行取心钻进,孔内返出的泡沫经消泡后,可再次循环利用。该技术在漠河盆地冻土井工程中进行了应用,经试验数据分析,低温泡沫对冻土层温度的影响极小,岩心采取率高,满足冻土层取心钻进工作的要求。