在研究冻土时，经常需要进行大量的数据收集工作，图线能清晰展现数据分布特点，在冻土发育研究中具有重要意义。利用Excel处理和绘制数据，能有效减少人为误差，提高工作效率，更好地满足科研需求。通过筛选处理哈尔滨黑龙江大学寒区地下水研究所的寒区低温地温自动检测装置所监测得到的数据，在该研究中，采用Microsoft Office Excel软件绘制了冻土发育过程线，并对2023年11月29日至2024年4月2日研究区域内全阶段的冻土发育过程进行了深入分析。

冻土的渗透系数是估算土体冻胀的关键参数，往往是由土体冻结特征曲线估算得到，而土体冻结特征曲线的获取往往较为困难。本文提出一种可由土水特征曲线估算饱和冻土渗透系数的方法。本文以兰州粉壤土和砂壤土为研究对象，首先测量了其土水特征曲线；其次借助Clapeyron方程，将土水特征曲线转换为土体冻结特征曲线；最后利用四组饱和冻土的渗透系数模型得到预测结果，并与已有实测值进行了对比，验证了该方法的有效性。该研究结果建立了非饱和土未冻土与饱和冻土之间的关系，可为研究非饱和地区和冻土地区的建设提供理论依据。

对非饱和土体在冻结温度以下土中未冻水含量进行了理论分析，给出了一种简便的预测方法及其数学模型。基于非饱和土孔隙中气液两相的化学平衡和力学平衡关系，结合土-水特征曲线，给出了以Van Genuchten土-水特征曲线模型参数表示的土体孔隙体积分布密度函数，且水分冻结与土体孔径分布密切相关。根据初始有效饱和度对应的液态水填充的最大孔径和一定冻结温度对应的起始结晶孔径之间的关系，分析了土体孔隙中冰水相变的特征及其临界有效饱和度。当初始有效饱和度超过临界结晶饱和度后，冻结现象才会发生。给出了非饱和土体在冻结温度以下土中未冻水饱和度的预测公式，并通过已有的试验结果对其有效性进行了验证。

为了探究土壤水盐含量对冻土水力传导度模拟的影响，以内蒙古河套灌区土壤为研究对象，使用MesoMR23-060V-I核磁共振仪系统测定了5个初始土壤含盐量（0.1%、0.2%、0.5%、0.7%和1.0%）和3个初始质量含水率（20%、25%和30%），共15种组合下的土壤冻结曲线（SFCC）。基于SFCC，采用最新的毛管束模型（CBM）预测冻土水力传导度，并与目前广泛采用的冰阻抗模型（IIM）对比。结果表明：(1)土壤盐分能够显著增加冻结土壤未冻水含量，降低冰点和冻结曲线斜率，但三者均随初始土壤含水率的增加而增大。(2)幂函数模型能较好地描述土壤冻结特征曲线，拟合参数α和β随盐分增加而分别增大和减小，水分对拟合参数无显著影响。(3)无论是冰阻抗模型还是毛管束模型，盐分对冻土水力传导度的影响都明显大于水分。盐分分别通过影响临界温度和土壤冻结曲线参数影响IIM和CBM对冻土水力传导度的预测。相比于IIM,CBM在低温和高盐条件下预测精度更高。

以怒江源区那曲流域为例，基于4个试验场完全融化期（6—9月）的土壤体积含水量（0.15～0.51 cm3/cm3）和土壤基质势数据（0～200 kPa）实测数据，选择Van Genuchten（VG）、Brooks-Corey（BC）和Campbell 3个模型进行拟合，以均方根误差ERMS和决定系数R2为评价指标，分析3个模型对高海拔季节冻土区不同土层和不同土壤质地的适用性。结果表明：从整体上看，VG模型(平均R2为0.992，平均ERMS为0.006 cm3/cm3)的拟合效果优于BC模型(平均R2为0.972，平均ERMS为0.019 cm3/cm/3)和Campbell模型(平均R2为0.984，平均ERMS为0.014 cm3/cm3)；但是在不同土层...

人工冻土应力-应变曲线形态通常呈现软化型，传统的指数模型、双曲线模型不能描述软化型曲线，而复合幂-指数非线性模型(CPE模型)可以更好地反映人工冻土的单轴抗压强度的软化力学特性。以山东某矿区黏土为例，在-10℃、-15℃、-20℃3种温度下进行冻结黏土单轴压缩试验，得到其软化型应力-应变曲线，通过分析温度对曲线软化规律的影响，建立人工冻土CPE模型，并通过拟合的方法求得参数最优解，发现各模型参数与温度呈线性关系，根据温度对模型各个参数的影响规律，得到了考虑温度影响的应变软化型应力-应变曲线CPE模型。将建立的人工冻土CPE模型的计算结果与试验结果进行比较，结果表明：计算结果与试验结果吻合度较高，能准确地预测单轴压缩软化型应力-应变曲线的变化趋势。建立的人工冻土CPE模型参数较少，参数容易求解且具有明确物理意义，便于工程应用。

人工冻土可看成是理想固体和理想流体以某种比例进行的勾兑，其力学特性既不符合胡克定律，也不遵守牛顿黏性定律，而是遵守介于它们之间的某种关系，分数阶导数能够很好地描述这种勾兑效应。对合肥膨胀土在不同冻结温度下进行单轴压缩试验，得到冻结温度对应力-应变的影响规律。将分数阶导数引入指数模型，将它改进为人工冻土单轴压缩下应力-应变分数阶指数模型。通过对建立的模型两边取自然对数，得到不同温度下应力-应变线性方程组，求解建立方程组确定出分数阶导数模型参数。为进一步验证所建立模型的适用性，引用一组南京冻结粉质黏土三轴剪切试验，在分数阶系数中考虑围压的影响，将它改进为能考虑围压影响的应力-应变分数阶指数模型。将改进的人工冻土应力-应变分数阶指数模型的计算结果与试验结果进行比较，结果表明：计算结果与试验结果吻合度较高，能准确地预测单轴压缩、三轴压缩剪切应力-应变曲线的变化趋势。改进后的分数阶导数模型参数较少且有明确的物理意义，便于工程应用。当前的模型仅仅适用于应变硬化型，为了能进一步描述应变软化型的力学特性，下一步将在模型中考虑损伤进而建立应变软化型分数阶指数模型。同时，如何在模型中反映冻土的结构性与各向...

不同气象条件对青藏高原土壤含水量与土壤温度具有重要影响，采用土壤水热耦合模型模拟青藏高原季节冻土区土壤水分、温度的变化特征是反映冻融作用下土壤水循环过程的重要手段。研究针对青藏高原不同气象条件下典型季节冻土区土壤温湿度特征差异性的关键问题，采用土壤水热耦合模型SHAW及三种土壤水分特征曲线模型对玛曲、那曲、狮泉河地区2017—2018年土壤温湿度变化特征进行模拟，分析不同气象条件下土壤温湿度模拟效果及变化特征，研究不同土壤水分特征曲线模型对模拟效果的影响。结果表明：SHAW模型能较好地模拟不同气象条件下土壤温湿度随时间的变化特征和垂向分布特征，土壤温度模拟效果好于土壤湿度，土壤温度的平均NSE、R2、RMSE分别为0.88、0.96和2.2℃，土壤湿度的平均NSE、R2、RMSE分别为0.60、0.72和0.03 m3·m-3；从不同气象条件来看，干旱区的土壤温度模拟效果显著优于湿润区，而湿润区的土壤水分模拟效果显著优于干旱区；从不同深度来看，土壤温度模拟效果随深度增加逐渐降低，而在半湿润区中下层土...

选取某高原铁路多年冻土典型区段，依托冻土观测桩开展冻土路基沉降监测研究。研究结果表明：2010年～2019年间，受气候及工程影响，该段路基下的原多年水热平衡状态遭到破坏，冻土退化现象非常普遍，路基10年累计沉降量大于0.1 m的测点数占总测点数的17%；由于左右测桩不同位置的环境细微条件不同，导致沉降量存在差异，但总体趋势基本一致；冻土路基累计沉降量与时间线性关系显著，对未来路基沉降进行预测，提前预防各类病害具有重要意义。

为了更准确、更容易计算冻土中的渗透系数，采用未冻水含量曲线，并考虑孔隙壁对水分迁移的影响，建立了一个基于Hagen-Poiseuille方程的冻土渗透系数模型来描述冻土中的水流情况，得出冻土渗透系数与温度之间的函数关系．在相同条件下，用该模型计算的冻结粉土和粉质黏土的渗透系数与试验结果吻合较好．此外，在0～-5℃的范围内，预测了不同初始含水量饱和黏土、粉土的渗透系数．该模型仅需要一个准确测量的未冻水含量曲线和对应的融土渗透系数，这使冻土的冻胀和融沉预测更加容易和准确．