以涞源国家跳台滑雪训练基地项目为背景，为研究冻融作用对于碎石土高陡填方边坡的影响，采用离心模型试验的研究方法，通过分析冻融作用下边坡不同位置的温度、孔隙水压力以及坡顶竖向位移等参数，研究了冻融作用下碎石土高陡填方边坡的响应，并讨论了碎石土填料级配对边坡物理性质的影响，进而得到冻融作用下碎石土高陡填方边坡填料的最优级配。研究结果表明：不同埋深处的碎石土温度变化趋势基本一致，但温度变化速率随埋深增大而降低，坡面处的冻结速率和融沉速率显著高于坡脚与坡顶；冻融过程中碎石土的温度、孔隙水压力变化趋势均表现为“快速下降-缓慢下降-快速升高-缓慢升高”，温度变化最大处位于坡面，孔隙水压力变化最复杂处位于坡脚；坡顶竖向位移变化规律呈现为“快速冻胀-缓慢冻胀-快速融沉-缓慢融沉”，最大竖向位移发生在坡顶中线附近；碎石土填料中的粗颗粒含量对冻融过程中的孔隙水压力变化有显著的影响，粗颗粒的含量越多，孔隙水压力变化幅度越小；适当减少碎石土填料中细颗粒成分的占比，增大中粗颗粒的含量，使细、中、粗颗粒含量比约为6∶3∶1时，可提高冻融作用下坡脚处的最低温度，降低坡脚处的初始孔隙水压力，减少坡顶处的冻胀融沉和边坡整...

在全球气候变暖背景下,寒区季节冻土环境变化对陆地表面与大气之间的物质与能量交换、陆地景观格局演化的影响十分剧烈。摸清季节冻土的分布格局及其时空变化对开展寒区自然科学研究、保障生态环境和人类生产活动安全均具有重要意义。经过数十年的发展,冻土遥感技术和冻土物理学取得了长足的发展。然而,当前冻土研究成果在区域尺度下灾害风险评估与防控领域中的应用仍处于较低水平。针对冻土研究成果在应用中的短板,以青藏高原东南缘的高山峡谷区及其周边地区为研究区,重点解决地表土壤冻融循环及其水热传输过程的系统性表达,建立了适用于青藏高原高海拔冻土区的空间全分布式的冻土水热耦合过程数值模型,分析了研究区2010—2020年的冻土系统演化过程。在此基础上,构建了地表土壤冻融作用的空间参数化表征方法,提出冻融作用对土体抗剪强度的损伤系数。研究表明,青藏高原东南缘季节冻土随气温升高变化剧烈,表现出较强的空间异质性。季节冻土除了周期性冻融循环外,总体呈退化趋势,为冻融作用下岩土体结构抗剪强度的变化增加了更多不确定性。最后,利用土体抗剪强度损伤系数,从时间变化和空间分布角度揭示了地表土壤冻融作用对冻土边坡稳定性的影响程度。土体...

为研究冻融作用下含不同冲击损伤砂岩的动力学特性,对完整及不同初始损伤的泥质粉砂岩进行冻融后开展冲击加载试验,研究冻融作用对含初始损伤泥质粉砂岩的宏观动力学性能和损伤演化规律。结果表明:含初始损伤砂岩的纵波波速、弹性模量与冻融周期呈负相关;含Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级初始损伤砂岩的纵波波速随冻融周期的增大分别下降了8.1%、11.9%、11.2%、16.8%,初始损伤等级越高的砂岩在冻融作用下纵波波速下降幅度越明显;冻融损伤和初始损伤耦合作用下砂岩弹性模量的变化速率逐渐增加,抵抗形变的能力逐渐下降,塑性逐渐增大;在冻融作用下含初始损伤砂岩的动态抗压强度与应变率呈指数衰减;初始损伤的存在加剧了冻融损伤对岩石的劣化作用,加快了砂岩自身宏观动力学性能的弱化速率。

寒区隧道混凝土衬砌结构易发生冻融循环作用下的耐久性问题。综述了冻融作用、冻融-碳化及冻融-侵蚀性盐耦合作用下的隧道混凝土衬砌结构耐久性的变化规律,并提出了目前研究所存在的问题及未来研究的建议和方向。

为了研究冻融作用对木质素改良粉质黏土微观结构的影响,采用计算机图像提取与处理技术,对冻融前后的素土和木质素改良粉质黏土进行微观结构单元体、孔隙分布定性与定量分析,结果表明,木质素的掺入提升了粉质黏土的抗冻性。

为了评估放牧对内蒙古典型草原季节性冻土区温室气体产生机制的影响,通过气体原位采集系统对该区土壤剖面不同土层N2O、CO2浓度动态变化进行了为期1a的田间原位监测.共设3个处理:1979年以来规划的禁牧（UG79）、1999年以来规划的禁牧（UG99）和持续放牧（CG）小区.结果表明:土壤剖面N2O、CO2浓度具有明显的时空分布特征:（1）3个处理不同时期土壤剖面CO2平均浓度均表现为:生长期>冻融期>冻结期,且生长期CO2浓度要远大于冻融期和冻结期;UG79土壤剖面CO2浓度最高,CG最低;不同土层间CO2浓度有所差异,具体表现为UG79、UG99:20 cm≥50 cm≥35 cm≥10 cm≥5 cm;CG:50 cm≥35 cm≥20 cm≥10 cm≥5 cm;（2）土壤剖面N2O浓度时空变化特征则与CO2不同,UG79、UG99呈现出"单峰型"变化...

通过两淮地区深部人工冻土在不同含水率和温度(-5℃、-10℃、-15℃等3温度水平)下进行冻融循环单轴瞬时强度试验。结果表明:在温度-5℃条件下,不同含水率的冻土随着冻融循环次数的增加,瞬时强度先减小后增大。当试验温度为-10℃时,随着冻融作用次数的增加,强度先增加后减小,但变化幅度不大。当试验温度为-15℃时,冻融作用对人工冻土的强度影响不显著。在试验温度范围内,冻融循环使人工冻土强度变化范围为0.16～1.32 MPa。试验结果可以对深部矿井冻结法设计和施工提供科学指导。

为了给保温板防护多年冻土边坡提供设计依据,基于水热力耦合理论,建立了铺设保温板的冻土边坡多场耦合分析模型,运用有限元法进行了求解,依托Matlab软件编制了计算程序,结合实例分析了铺设不同厚度保温板的边坡温度、水分、应力及位移变化规律.结果表明:保温板的最佳施工时间为冻结期结束时,厚度为5～7cm;融化期结束时,在冻融交界面处未冻水含量和剪应力均达到最大,且剪应力呈带状分布,水平位移分布呈凸肚状,随着保温板厚度增大,坡面附近高含量未冻水土层的厚度依次减小,剪应力最大值增大,水平位移明显减小;冻结期结束时,铺设保温板边坡的水平位移分布呈倾倒状.保温板阻止边坡上限下移有积极作用,能提高边坡的稳定性.

在冻土地区公路建设中,由于冻融作用的存在,路基边坡土体的力学性质在周期性的冻融作用下极易发生变化。选取不同条件下的青藏公路典型路基边坡为研究对象,通过有限差分法对边坡进行剪应变对比研究。结果表明,在冻结条件下土体冻结时剪应变变化量很小,处于较稳定状态;而消融到最大状态时在含水量大的冻融界面形成软弱带,剪应变变化量很大,路基边坡处于欠稳定状态。冻融条件下土的粘聚力、内摩擦角、重度的折减引起该边坡整体抗剪强度不足,致使路基边坡有较大的剪应变。