中低纬度高寒山区蕴藏着丰富的淡水资源，对于向中下游地区供水具有至关重要的保障作用。季节冻土区松散沉积物是连通山区和河流的重要通道，其地下水与地表水交互过程显著影响该区域水资源的可利用性和生态系统的稳定性。为揭示高寒流域季节冻土区地下水与地表水交互机制，本文以祁连山葫芦沟流域季节冻土区为研究对象，结合该区域的水文地质条件、地下水位监测数据，利用GMS软件构建三维地下水流数值模型，对季节性融冻作用影响下地下水与地表水转化关系进行模拟和分析。结果表明：在冷季（1—3月、10—12月），季节冻土层的冻结状态阻碍了支流河段的水源补给，但由于季节冻土层分布的不连续，支流河段河床仍存在部分融区，使得地下水仍对东、西支河段河道径流有一定的贡献，且地下水向东、西支河段河道径流的总转化量分别为277 188 m3和105 190 m3，其转化量与冲洪积孔隙含水层的补给区和排泄区之间的水力梯度呈正相关关系；在暖季（4—9月），支流河段获取到更多降雨和冰雪融水的水源补给，与地下水的交互关系已经转变为地表水向地下水转化，东、西支河段河水渗漏补给地下水的总转化量分别为6...

中低纬度高寒山区蕴藏着丰富的淡水资源，对于向中下游地区供水具有至关重要的保障作用。季节冻土区松散沉积物是连通山区和河流的重要通道，其地下水与地表水交互过程显著影响该区域水资源的可利用性和生态系统的稳定性。为揭示高寒流域季节冻土区地下水与地表水交互机制，本文以祁连山葫芦沟流域季节冻土区为研究对象，结合该区域的水文地质条件、地下水位监测数据，利用GMS软件构建三维地下水流数值模型，对季节性融冻作用影响下地下水与地表水转化关系进行模拟和分析。结果表明：在冷季（1—3月、10—12月），季节冻土层的冻结状态阻碍了支流河段的水源补给，但由于季节冻土层分布的不连续，支流河段河床仍存在部分融区，使得地下水仍对东、西支河段河道径流有一定的贡献，且地下水向东、西支河段河道径流的总转化量分别为277 188 m3和105 191 m3，其转化量与冲洪积孔隙含水层的补给区和排泄区之间的水力梯度呈正相关；在暖季（4—9月），支流河段获取到更多降雨和冰雪融水的水源补给，与地下水的交互关系已经转变为地表水向地下水转化，东、西支河段河水渗漏补给地下水的总转化量分别为625...

近年来，季节冻土区滑坡灾害的发生频率逐渐增加且危害加重，引起人们的广泛关注。相对于非季节冻土区，季节冻土区的积雪消融和土体冻融的物理过程是否对滑坡产生影响，有待进一步研究。2002年5月9日发生在中国天山伊犁地区的一个巨型黄土滑坡群（加郎普特滑坡群）为本研究提供了一个理想案例。本研究基于实地勘察、遥感影像判识、气象数据分析和黄土特征试验等方法，探究加朗普特滑坡群的形成过程，揭示其破坏模式和失稳机理。研究表明，加朗普特黄土滑坡群由3个滑坡构成，总堆积方量约1 735.5×104 m3，滑动过程断断续续持续了2天，其形成与发展是多级、多次的推移式滑动破坏过程。加朗普特滑坡群的发生是早期融雪和后期暴雨耦合触发的结果。春季气温异常升高驱动的积雪融水影响斜坡前期变形演化，极端暴雨是滑坡发生的激发因素。另外，特殊坡体结构和地层组合为黄土滑坡发生提供了物质结构基础。结合斜坡变形过程我们建立了考虑降水入渗和冻融循环作用的黄土斜坡变形破坏模式，并提出了黄土斜坡滑面静态液化和坡脚滑动液化的联合是诱发黄土滑坡发生的重要机理。随着气候变化驱动的异常升温事件增多，未来天山季节冻土区发生大型黄土滑坡的风险极高。本...

由于周期性的冻融循环作用，中国西北黄土区路基工程极易发生冻融病害，常用的解决方法是用改良黄土作为路基填料。目前工业废弃物改性不良路基土已成为工程地基改良处理的新趋向，鉴于西北地区煤气化渣堆存量巨大且资源化利用率低，尝试用煤气化粗渣改良季节冻土区黄土，以素黄土与单掺石灰改良黄土作为对比试验组，通过室内冻融循环试验、电镜扫描、CT扫描试验来探究在冻融循环条件下煤气化粗渣改良黄土的冻融特性及其微观机理，为季节冻土区黄土路基工程稳定性及煤气化渣资源化利用提出一些新的思考。试验结果表明：（1）经历1次与2次冻融循环后，单掺15%煤气化粗渣试验组的冻胀率为0.02%与0.29%，融沉系数为0%与0.05%，素黄土、单掺4%石灰试验组的冻胀率分别为0.43%与0.63%、0.38%与0.42%，融沉系数分别为0.26%与0.22%、0%与0.13%，但在经历3次冻融循环后，单掺15%煤气化粗渣试验组的冻胀率和融沉系数开始增大，5次冻融循环周期内的平均冻胀率和融沉系数分别为0.38%与0.17%，已接近甚至大于素黄土与单掺4%石灰试验组的数值。在前两次冻融循环周期内，平均冻胀率和融沉系数较素黄土组分别...

为解决松嫩平原碳酸盐渍土对工程的不利影响，且削弱季节冻土区冻融循环对碳酸盐渍土带来的损伤，采用无机材料石灰和粉煤灰对碳酸盐渍土进行改良。研究了不同改良方案下碳酸盐渍土抗剪强度的变化及其抵抗冻融循环的能力；通过熵权-TOPSIS模型对各改良方案进行评价。结果表明：石灰和粉煤灰均会提升碳酸盐渍土的抗剪强度，但是石灰的改良效果远胜于粉煤灰，石灰会使得碳酸盐渍土的应力-应变曲线变成应变软化型；粉煤灰在提升碳酸盐渍土抵抗冻融损伤能力上表现得比较突出；而双掺石灰和粉煤灰明显兼顾了强度和抵抗冻融损伤能力这2个指标；在考虑力学性能、抗冻融能力以及经济等因素时，石灰和粉煤灰的掺量均为12%的方案最优。

为了研究宁夏不同地区道路因受气候、环境及周期性冻融循环等因素对路基路面的影响，整合了宁夏不同地区季节冻土区冻融特征，并对宁夏不同地区道路的冻害、道路状况的影响及成因进行了分析。通过文献查阅及实地调研的方法，依据相关道路资料，对宁夏开展了全线道路病害研究。选取宁夏地区北部、中部及南部部分市区内道路、部分国道及省道典型路段，归纳总结了宁夏地区公路路面病害的特征。依据《公路技术状况评定标准》(JTG5210—2018)利用PQI指数对所选道路技术状况进行了评价，对产生宁夏道路冻害的成因及形成机制进行了剖析。结果表明：宁夏季冻区气温、降水等相关因素时空变化特征具有很强的地域性；宁夏不同地区病害存在差异，但以裂缝病害为主，道路都表现出不同形态裂缝；宁夏不同地区道路的路面总体性能以优良为主，北部、中部使用性能稍优于南部；宁夏不同地区公路病害主要是由冻害引起，温度场变化、循环冻融作用及交通荷载等因素相互影响，导致公路冻害的发生。本结果将为宁夏全域季节冻土区工程实践中的道路建设、合理设计与运营提供借鉴和参考，对季节冻土区道路病害的预防具有重要意义。

季节冻融作用诱发滑坡的机制一直缺少定量化的研究结果，这源于缺少相应的理论模型。为了重构滑坡的变形过程并分析其变形机制，首次基于热力学理论，建立了季节冻土水分、温度和变形相互耦合的数值模型，阐述了水分变化对变形的作用机制。该模型的优点是能够体现冻土边坡中冻融作用引发的水分迁移过程和水分不均匀分布状况，并从水分对土体强度影响的角度来分析边坡稳定性。以2020年8月11日甘肃陇南市白冯村发生的大型滑坡为例，利用该数值模型计算了该滑坡处置前后边坡的水热和变形过程，并对其变形机制和稳定性进行了分析。结果表明，冷季水分向冻结锋面迁移并冻结成冰，暖季活动层内冻土融化导致液态水含量增加，从而使冰透镜体所在位置变成了潜在滑移面。在外部荷载(暴雨等)作用下，滑体会沿着该滑移面产生滑动，这便是季节冻土区边坡中的水分迁移过程及其对滑体滑动的作用机制。此外，案例分析表明，滑坡处理前边坡最大垂直变形和最大水平变形分别为72.41 cm和68.57 cm。设置抗滑桩后，边坡达到稳定状态时的最大垂直变形和最大水平变形分别为2.60 cm和2.72 cm,稳定性显著提升。而且，滞水层高度的提升导致边坡垂直和水平变形0-...

青藏高原土壤有机碳储量(soil organic carbon stocks,SOCS)对于区域生态环境演替具有重要作用,但是其空间分布数据还比较缺乏,特别是季节冻土区的数据较少。基于378个土壤剖面数据,结合与土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)相关的地形、气候以及植被等环境因子,使用地理加权回归(geographically weighted regression,GWR)模型模拟了青藏高原季节冻土区0～30cm、0～50cm、0～100cm和0～200cm深度的SOC总量和空间分布。结果表明:青藏高原季节冻土区SOCS自东南向西北递减,表层0～200cm的SOC总量约15.37Pg;季节冻土区不同植被类型SOC从大到小依次为森林、灌丛、高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠;各土壤类型中棕壤、黑钙土和泥炭土的SOC最大,而棕钙土、棕漠土、灰棕漠土、风沙土、石质土、盐土、冷钙土、寒漠土以及冷漠土的SOC最小。研究结果给出了青藏高原季节冻土区SOC的总量、空间分布及规律,可为相关地球模式的发展提供基础数据。

针对季节冻土区路基填土春融时常处于强度不稳定的状态,根据季节冻土特性选取冻结温度、融化温度、围压、含水率4种影响因素,对张家口季节冻土区粉质黏土进行了模拟正融土的常规三轴试验,采用灰色关联分析法对试验结果进行分析,给出了4种影响因素对强度的敏感性排序。结果表明:含水率、融化温度、冻结温度的敏感性超过60%,需要重点考虑。9%含水率时,土样强度较高,发生脆性破坏,随着含水率的增大,向延性破坏转变;融化温度主要影响土体剪切过程中融化速度和排水固结的速度,温度越低,土样强度越高;冻结温度通过改变土颗粒和冰晶体的胶结程度来影响强度,冻结温度越低,胶结作用越强,但低于-10℃后,强度增长缓慢;围压越大,土体强度越大,不同围压影响下,应力-应变曲线的形状和走势却大致相同,分析结果可为季节冻土区实际工程提供一定的参考。

季节冻土区道路工程冻融病害频繁,路基的水热耦合作用是病害发育的控制因素。为揭示该地区公路路基的水热作用过程,分析其影响因素和变化规律,基于内蒙古深季节冻土区室韦—拉布达林公路实体工程3年的观测数据,分析了沥青路面结构层和路基的冻融规律、含水率变化特征以及水热相互作用过程。观测数据表明,该地区公路路基冻融频繁,面层处的最高、最低温度和融化指数、冻结指数均为最大,其他部位的地温随着路基深度的增加有所减小,路基底部附近的融冻指数比约为天然地表的1.6倍以上。路基的完全冻结时间在150 d左右,且随着运营时间的延长,融化期有所延长。路基内含水率表现出显著的季节交替特性,底基层处的含水率最大,暖季时达到40%左右,基层处的含水率最小,在10%以下,路基体内的含水率在20%～25%。地温与含水率存在显著的线性相关性,水分的波动受温度影响显著。沥青路面的温度梯度和水分通量的统计关系表明,水分通量的变化主要集中在融化期内,且与温度梯度的变化吻合较好,底基层内的水分通量最为活跃,说明温度梯度是水分迁移和聚集的重要驱动力,沥青路面吸热和封水的结构特性是诱发路基下部水分在底基层处聚集的主要原因,提出此类地区...