本文改进了现有的多模态时间稳定性判别标准,提出一种筛选稳定高相关预测信号的思路,对1981～2016年西南夏季降水距平百分率多模态的时间稳定性、时空特征和可预测模态关键信号等进行了分析研究,在此基础上构建了多因子降维预测模型。结果表明,前9个模态在预测时效为3年和近10年内稳定,累计方差贡献率占70%,是西南夏季降水的主要模态。结合稳定高相关概念和最优子集回归方法得到主模态PC(Principal Component)系数的最优预测信号和预测方程。回报检验结果表明,各方程对PC系数有较好的拟合效果,复相关系数为0.62～0.84,均通过了99.99%的显著性检验,同号率均大于69%。构建的多因子降维预测模型对西南夏季降水的空间分布,正负趋势和异常级有较好的回报效果:距平相关系数(Anomaly Correlation Coefficient,简称ACC)平均值为0.58;时间相关系数(Temporal Correlation Coefficient,简称TCC)在除零星站点外的整个区域通过90%的显著性检验,且大部分区域通过99.9%的显著性检验;趋势异常综合评分(PS)平均分为84,...

本文采用加拿大地区31个IGS台站的观测数据,利用GAMIT/GLOBK软件处理了时间跨度为2000—2018年的GPS原始观测资料,得到了ITRF2014参考框架下的台站位置垂向运动速率的时间序列。对GPS时间序列进行阶跃探测及修复、异常值探测及剔除、趋势项估计、去除近期冰川融化导致的地表弹性变形后,得到了由冰川均衡调整(GIA)导致的GPS台站抬升速率。本文的结果与前人基于GPS观测得到的结果(在ITRF2008框架下)相差在2 mm/a以内,与ICE6G系列GIA模型预测值相差在3 mm/a以内,因此验证了本文结果的正确性和可靠性,为进一步利用全球GPS台站观测数据研究GIA垂直形变速率,进而约束和改进GIA模型打下了坚实基础。

针对多年冻土地区输电线路灌注桩基础的桩周温度场热影响问题,传统的研究建立在混凝土绝热升温的假设上,这种假设与实际不符并对计算结果产生影响。为了更好地规划后续工程施工,需要对传统计算进行优化。为了确定水化热放热过程对结果的影响,以实际桩基工程为例,分析了混凝土在绝热升温与带热源升温两种假设前提下温度场的变化规律,并比较了两种假设下土层以及桩身变化规律的区别。结果表明:带热源升温情况下桩底的回冻时间比绝热升温短5 d;同时建议桩基施工时要选择合理的施工工艺,对地基土质尽可能选择含水量低、传热系数高、容积热容小的冻土类型。

利用1961—2012年来黑龙江省32个气象台站的逐日冻土观测数据,使用变异系数法、线性趋势估计法、克里金插值法以及突变检验方法,对黑龙江省冻土最大冻结深度的时空变化特征进行了分析。得到如下结论:黑龙江省冻土最大冻结深度年下降速率为-0.67 cm/a,变异系数为9.9%,突变年份出现在20世纪80年代中后期,在60年代最大冻结深度达到最大。之后每10年出现明显的递减趋势,下降速率为12.43 cm/10 a。黑龙江省冻土平均开始冻结日期在10月中旬左右,冻土开始解冻的日期最早出现在2007年3月1日,最晚出现在1972年4月6日。冻结日期在不断提前,而冻土开始冻结日期却在逐步延后,空间分布总体上呈现北高南低的趋势走向。低值区主要位于铁力、通河站点附近,同纬度相比,中部地区的最大冻结深度偏低。

为了研究不同冻结时间及含水率对冻结粉质黏土无侧限抗压强度的影响,在负温条件下对不同含水率粉质黏土进行了不同冻结时间的无侧限抗压强度试验。结果表明随着冻结时间的增加,冻结粉质黏土无侧限抗压强度逐渐增大且增大趋势逐渐减小,应力-应变曲线的弹性段得到延长,应力达到峰值后下降段斜率逐渐增大,表现出依赖于冻结时间的冻脆性特征;在17%～29%范围内,随着含水率的增大,无侧限抗压强度逐渐降低,破坏应变逐渐增大,破坏形式由脆性破坏向塑性破坏转变。

极地冷海地区具有重要的油气勘探开发价值,但常规固井水泥浆液相水分在该地区负温环境下会分凝结冰,水化反应无法进行,导致固井工作难以开展。为此,针对极地冷海冻土区负温环境下固井水泥浆不凝固难题开发了一种负温水泥浆体系,并对比研究了其在-18℃和室温环境下水化反应微观产物的区别。实验结果表明:该体系具有优良的负温固化性能,在-18℃下0.5～3 h内固化,24 h抗压强度达3.5～9 MPa,可有效解决负温条件下常规水泥浆不固化无强度难题;微观成分测试发现,-18℃下冻土区负温水泥浆的水化程度较室温下低,但水化产物中Aft含量较室温下高,这对水泥石的机械性能起到了积极作用。

在高纬度冻土区修建基础工程,如何处理冻土地基使其满足承载力要求,是冻土工程施工技术的关键。为了研究石灰桩对冻土地基的预融和挤密效果,提出以破坏冻土为出发点的石灰桩放热预融方案。采用石灰桩预融冻土地基,通过群桩和单桩模型试验,测试桩周不同位置土的温度、含水率和密度的变化,确定石灰桩对冻土地基的预融和挤密影响半径。试验结果表明,所选用的桩体材料配合比,能够使桩间一定范围内冻土全部融化,提高桩间土的密度。

本文分析了青藏公路60多年来的历次改建及病害资料,以道路病害率为依据将青藏公路分为稳定区、基本稳定区、不稳定区和极不稳定区;选取了134 km典型病害路段,分析年平均地温、冻土上限退化速率、含冰量与道路病害关系,确定各因素影响下道路的平均使用年限;研究热棒、片块石、保温板、通风管路基处治效果,以及各处治措施实施后引发的新工程病害,分析新生病害的时间效应,并介绍了弥散式通风路基、单向导热板路基和路基路面一体化散热结构等适用于大尺度冻土路基的新型稳定技术。研究结果表明:年平均地温、冻土上限退化速率、含冰量等因素与道路使用寿命均为负相关关系,在各类处治措施中,热棒、片块石、保温板、通风管加片块石对病害预防的有效率较高。

利用辽宁省朝阳市气象站1960-2015年的最大季节冻土深度、最长连续冻结时间的起始日和终止日数据,采用小波分析方法对朝阳地区季节性冻土的年际变化特征进行分析,并探讨影响季节性冻土发育的影响因素。结果表明:朝阳地区最大冻土冻结深度存在4种尺度上的周期震荡,其周期分别为23～32 a、16～22 a、10～15 a和4～9 a。冻土年际变化的转折期发生在20世纪90年代初,表明朝阳市冬季气候转暖的时间段也发生在90年代初。通过对气温与季节性冻土冻结深度以及冻结时间的相关性分析,得出气候变暖对朝阳市季节冻土影响显著,冬季平均气温和冬季最低气温是影响朝阳市季节冻土发育的重要因素,其中冬季气温日较差对其影响尤为明显。冬季最低气温与冻土主冻期时间关系最为密切,而影响主冻期结束时间的热力因子为冬季平均最高气温。

顺磁性物质的磁化率会随着温度的变化而变化,其引起的磁性不均匀对核磁共振信号有一定的影响。当利用NMR（核磁共振）技术研究冻土冻融物性特征时,冻土中所含的顺磁性物质造成的影响不容忽视。结合目前国内外冻土室内物性试验的研究情况,将顺磁性物质Fe2O3与马兰黄土混合,配制成Fe2O3含量不同、初始含水量相同的各样本,研究其弛豫特性。通过分析各样品的核磁共振信号幅值及横向弛豫时间随温度的变化特征,得到顺磁性物质含量对冻土核磁共振信号的影响规律。结果表明,顺磁性物质能够使孔隙介质中的流体弛豫时间显著减小,并在正温区间顺磁性物质的含量与横向弛豫时间满足某种经验关系式;顺磁性物质也使流体的核磁共振信号幅值显著减小,两者间也满足某种经验关系式;同时,在利用NMR技术分析冻土未冻水含量及孔渗结构时,顺磁性物质的存在会给计算结果带来一定的误差。