基于静钻根植桩结构特点，利用ABAQUS建立三维有限元模型，开展静钻根植桩在冻土区的桩基承载特性数值模拟研究，分析竖向荷载下桩基荷载传递机理，讨论桩周冻土温度、桩周水泥土厚度和水泥土黏聚力对竖向承载特性的影响。结果表明，水泥土外壳是桩基承载力的关键，其竖向应力变化复杂；水泥土扩大头底部竖向应力较顶部增大了43%左右；竹节上下部位会发生应力突变，水泥土外壳竹节凹陷处下部较上部应力平均增大27.5%。桩周冻土常温与负温条件下桩基承载特性具有一定差异；桩周水泥土厚度应介于100 mm到0.5倍预制芯桩桩径之间；水泥土黏聚力在300 MPa左右对桩基承载力最有利。

北极气候研究多学科漂流观测计划（Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate, MOSAiC）于2019年10月至2020年9月开展，期间获得了变量完整的大气、海洋、海冰厚度及积雪厚度观测，为海冰模式的发展提供了新的契机。本研究利用两个完整观测时段（2019年11月1日至2020年5月7日、2020年6月26日至7月27日）的大气和海洋强迫场，驱动一维海冰柱模式ICEPACK，模拟了MOSAiC期间海冰厚度的季节演变，同海冰厚度观测进行了对比，并诊断分析了海冰厚度模拟误差的原因。结果表明，在冬春季节，模式可以再现海冰厚度增长过程，但由于模式在春季高估了积雪向海冰的转化及对海冰物质平衡的贡献，模拟的春季海冰厚度偏厚。在夏季期间，2种热力学方案及3种融池方案的组合都表明模式高估了海冰表层的消融过程，导致模拟结束阶段的海冰厚度偏薄。我们的研究表明，使用变量完整的MOSAiC大气和海洋强迫场可以诊断目前海冰模式中的问题，为海冰模式的改进奠定基础。

基于主动冷却路基原理，提出能主动调控热量的寒区路基结构形式——含水调控层路基，即在寒区路基中埋置一定厚度的含水调控层，根据不同季节，通过调控层水、冰相变来调节外界能量输入，达到保护路基下冻土的目的。为分析含水调控层路基冷却效果，以五道梁地区普通路基为对象，考虑未来50 a气温上升2.6℃气候环境，研究分析了含水调控层路基的冷却效果，并确定了含水调控层路基调控水层的合理厚度。结果表明：在五道梁气候环境下，同普通路基相比，路基中设置含水调控层，可有效地调节外界热量或冷量的输入，具有明显保护冻土的作用；通过含水调控层水层厚度为0.4、0.6、0.8、0.9、1.0 m的对比分析，同普通路基相比，各水层厚度路基中冻土上限分别上升了1.46、2.66、3.56、3.86、4.16 m;当水层厚度为0.8 m时，路基中融化盘消失时间与水层厚度为0.9 m和1.0 m时相同，均为第45年。因此，在设置的五道梁气候环境下，调控含水层水层合理厚度应为0.8 m。

多年冻土与大气间的相互作用主要是通过活动层中的水热动态变化过程而实现。气候变化背景下的多年冻土活动层冻融过程模拟、多年冻土厚度制图和变化预测是研究冻土区生态环境、水文、工程以及碳循环的基础。根据国内外研究进展，总结了不同修正形式的Stefan方程在多年冻土活动层冻融过程和活动层厚度模拟中的应用进展，对将Stefan方程应用到分层堆积土壤中的不同算法进行了简要介绍，并指出了其在应用过程中存在的问题。Stefan方程首次将地表（或者大气）温度的变化与冰层（或者土层）的冻结融化过程以简单公式的形式联系起来，极大地简化了土壤冻结融化过程的分析计算。由于其输入参数少、形式简单、模拟效果可靠，成为常用模拟土壤冻融过程的方法之一，将其耦合到气候模型、陆面模型和水文模型中的研究也越来越多。Stefan方程最初在研究北极地区湖冰形成过程时提出，在应用到冻土学中后，不同学者在考虑土壤含水量、不同下垫面地气温差、地形和降水等因素后对方程进行了改进，并有多种算法试图将这一方程应用到非均质土壤中，取得了较好的模拟效果。但是，Stefan方程在国内的应用更多地用于简单模拟均质土壤多年冻土活动层厚度的空间分布状况，...

北极海冰是地球气候系统的重要因子,获取精确的海冰厚度及其变化信息对于开展北极和全球变化研究等有着重要的意义.卫星测高是获取连续、大范围海冰厚度的主要方法之一.冰间水道识别是卫星测高方法估算海冰厚度的关键之一.基于CryoSat-2数据,利用遥感影像对两种主要的冰间水道识别方法进行了对比,发现波形特征法能够更好地识别冰间水道.考虑到雷达信号对海冰表面积雪的不完全穿透,对海冰干舷-厚度转化模型进行了优化,通过选取合适的输入参数,获取了2010年11月至2019年12月北极海冰厚度,并利用IceBridge海冰厚度产品和仰视声呐数据对计算结果进行了验证,结果表明本文海冰厚度解算精度优于0.2m.最后,结合PIOMAS海冰模式数据、北极气温和海表面温度数据对北极海冰厚度变化特征进行了分析,发现2014年北极海冰厚度出现剧烈增长的现象.

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。

多年冻土活动层变化导致冻土区大范围地面变形,严重破坏区域内基础设施和水文地质条件,亟需加强活动层季节冻融过程的观测研究.本文提出一种基于分布式目标的小基线集时序InSAR（DSs-SBAS）的冻土形变监测方法.该方法采用分布式目标提取和特征值分解算法,并结合基于地温-形变约束关系的参考点选取新策略,提高了冻土形变监测结果的时空分辨率和可靠性.以祁连山黑河西支源头的野牛沟为研究区域,通过对27景Sentinel-1SAR影像进行时序InSAR分析,获取了2014—2016年该区多年冻土的形变时间序列和年均形变速率,并利用Stefan模型联合地温数据估算其季节性形变幅度.实地踏勘和结果分析表明:（1）研究区大部分多年冻土处于稳定状态(-1.0～+1.0cm·a-1),在地形陡峭的南坡边缘及含冰量丰富的野牛沟河上游两侧沟底部分区域存在较大形变;（2）区域内冻土形变时间序列呈现年周期变化,冻土冻融形变存在季节性周期形变和季节性波动下沉两种形变特征,形变幅度和速率最大可达6.0cm和-3.0cm·a-1;（3）不同区域的活动层冻结/融化始日和冻土形变存...

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。

基于MK检验、滑动t检验、EOF分析方法,使用近50年(1961-2012年)黑龙江省32个气象基准台站逐日冻土观测数据、气温观测数据,对黑龙江省冻土厚度时空变化特征进行了分析。结果表明:(1)近50年黑龙江省冻土厚度减少了12.86 cm,下降速率为-0.53 cm/a,以2001年为界发生了突变。(2)冻土厚度空间分布呈现由北厚南薄格局,中部地区冻土厚度较同纬度其他区域偏低;空间变化呈现南部冻土厚度降低快,北部降低慢,中部与西部、东南部呈相反变化的特征,伊春、铁力、漠河观测点为冻土变化敏感区。(3)气温是影响黑龙江省冻土厚度变化的主要因素,与冻土厚度相关系数为-0.611。本文的主要贡献为揭示了黑龙江省冻土厚度的空间变化特征,为相关研究及各级政府规划提供了依据。