冻融灾害是影响多年冻土区道路工程服役性能和运营安全的关键问题。在冻土环境暖湿化和工程热效应共同影响下，多年冻土加速退化，加剧了道路冻融病害风险。为维持道路服役性能水平，冻土道路养护维修频次远高于其他地区，道路使用寿命难以达到设计预期。深化道路岩土结构灾变机理认识，加强工程病害处治技术研究对推进冻土区高质量、高等级公路建设与养护具有重要意义。基于此，该文首先对冻土道路典型病害类型进行阐述，并根据冻土性质、气候与地形、道路材料与结构等内外因素探究病害的形成机理与演变机制；根据病害处治原理的不同，论述了当前冻土道路病害处治技术研究现状与发展趋势。研究表明：冻土道路病害主要包括冻融沉陷、开裂坑槽和唧泥翻浆，病害成因包含冻土性质、气候地形、道路材料与结构等内外因素，特别是冻融积水浸泡软化地基诱发沉陷变形较为显著，因此在道路规划阶段应充分优化选线设计。根据在役道路病害处治原理不同，可将现有处治技术分为被动冷却路基措施、主动冷却路基措施和冻土地基增强措施3类。其中，路基主、被动控温措施研究与应用较为系统全面，后续应持续聚焦于控温性能提升及多种处治措施联合运用；冻土地基增强技术具有良好的应用前景和推广...

多年冻土水热状况是影响路基稳定性的关键因素。为探明路侧积水对多年冻土路基长期稳定性的影响，首先基于青藏公路长期病害调查与水热监测数据，采用数理统计方法分析了路基积水发育状况与路基病害之间的相关性。其次构建了多年冻土路基路侧积水水热模型，分析了多年冻土公路路基水分迁移规律，得到了积水入渗情况下的路基长期变形机理。最后结合现有工程建设，提出了多年冻土地区路侧积水处治原则与防治建议。结果表明：青藏公路病害大致可分为沉陷、裂缝和翻浆3类，分别占路基病害总数的71.2%, 17.1%和11.7%;在路侧有积水的情况下，病害率平均高出50%左右；路侧积水对路基病害的影响主要体现为：水分渗透路径越短，路基高度越高，多年冻土地基含水率越高，路基病害发生几率越大；积水在路侧10 m范围内时病害率在20%以上，在10～30 m范围时病害率在5%～10%之间，在大于30 m范围时保持在5%左右；多年冻土路基含水率小于25%时，病害率不到10%,含水率处于25%～35%之间时，病害率在15%以上，含水率大于35%时，超过35%路段出现病害；在路侧积水入渗情况下，路基长期变形呈现出震荡增长的趋势，20 a内路基...

全球变暖是当今最重要的环境问题之一，其主要原因是大气中二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）等温室气体浓度不断增加。高纬度冻土区是受气候变化影响最敏感的区域，同时又是受森林火灾干扰最严重的区域。林火干扰后多年冻土融化，导致多年沉积的土壤碳释放加剧，威胁区域碳平衡。因此，各国对林火干扰下冻土区土壤碳释放研究给予了高度重视。结合相关研究文献，文章在冻土区土壤碳释放规律、林火干扰（火烧强度、火烧频率、火后恢复）对冻土区土壤碳释放的影响，以及林火干扰对冻土区新生湿地土壤碳释放影响等方面进行较系统地综述。综述发现林火可能会增加冻土退化速率，从而迫使冻土层大量的有机碳以CH4和CO2形式释放出来，进而改变区域生态系统碳平衡。同时由于林火干扰下冻土融化形成新生湿地，从而改变了土壤碳释放方式。文章在基于现有文献的基础上，总结冻土区土壤碳释放的研究现状，针对高纬度冻土区林火干扰对土壤碳释放的影响从以下3个方面作了研究展望：（1）加强冻土区火烧迹地土壤碳释放的监测研究；（2）加强多...

中国季节冻土区发育大面积深厚残坡积膨胀土，其特有的“冻胀融沉”“膨胀收缩”特性诱发诸多工程病害问题。针对季节冻土区非饱和膨胀土的冻胀变形机制问题，以延吉膨胀土为研究对象，开展了膨胀土冻胀特性试验研究，证明了膨胀土吸水膨胀特性对其冻胀特性有显著影响，据此提出了考虑相变动力区的非饱和膨胀土冻结-胀缩牵连机制。基于冻土多场耦合分析方法、结晶动力学理论，建立了非饱和膨胀土水-热-变形耦合冻胀模型FH＿ex＿Model，并予以验证。该模型能够反演出非饱和膨胀土冻胀过程中的冻胀变形分量和膨胀变形分量。此外，根据上述研究，建议在膨胀土工程场地中应当重视初冻期冻结作用诱发的高膨胀变形，同时稳定冻深以下区域的场地变形不容忽视。

多年冻土区占陆地表面积的25%,土壤中贮藏了大量的土壤有机碳和全氮,是温室气体重要的源、汇和转换器。受到气候变暖的影响,全球尺度的多年冻土都在融化和退化,这会引起温室气体的排放,进而加剧全球气候变化。此外,全球变化(如氮沉降)和人为干扰(如采伐)因素等,也会改变温室气体的排放速率。N2O的温室效应强,在大气中存留时间长,因此越来越受到科学家的关注。目前,科学家已经开展了一些多年冻土区N2O通量排放的研究,取得了一定的研究成果。本文综述了国内外多年冻土区N2O通量的研究,探讨了多年冻土区N2O通量的排放特征,总结了多年冻土区N2O通量排放的影响因素,分析了不同干扰因素对多年冻土区N2O通量的影响,揭示了多年冻土区N2O通量的产生机制,并对多年冻土区N2O通量排放的研究方向提出了展望。

λ鉴于毛细理论和薄膜水理论只考虑一种水分迁移机制,难以全面合理揭示土体冻胀机理。根据毛细水和薄膜水在孔隙中的赋存特征,提出以孔径D=0.1μm或横向弛豫时间T2=2.5 ms作为毛细水和薄膜水的判别条件。基于流体动力学和热力学基本原理,分别建立了薄膜水迁移驱动力、广义Clapeyron方程力学和毛细–薄膜水迁移驱动力模型,给出了压力变量和吸力变量之间的换算系数λ;模型分析表明,冻结大孔在弯曲冰–水界面处产生一集中吸力,驱使未冻孔隙中的毛细水和薄膜水向冻结大孔内部迁移;其迁移路径为:未冻孔隙中的毛细水和颗粒表面薄膜水→弯曲冰–水界面→冻结大孔内壁薄膜水。最后,根据粉土在冻结过程中的低场–核磁共振试验,证明了毛细水和薄膜水的分界线,并验证了毛细–薄膜水分迁移模型及迁移路径的正确性。

进行垂直和水平动荷载下的大型振动台模型试验,研究地震作用下多年冻土缓倾角土层斜坡的地震响应、诱发滑坡破坏的主要影响因素及滑坡破坏的演化过程。结果表明,在土层坡度为8°缓斜坡振动台模型试验条件下,斜坡模型破坏后其水平方向自振频率降低较明显,而垂直方向无明显变化;坡体滑动是整体沿着冰-土界面软弱层进行的失稳滑动,沿斜面滑下的斜坡土体内部没有发生破坏;模型斜坡的峰值加速度(PGA)放大系数随着坡体高程增加而增大,破坏前坡面PGA放大系数无明显变化,破坏时和破坏后变化较明显,斜坡土体对水平方向地震波的加速度动力放大响应大于垂直方向,冰-土界面软弱层的加速度放大系数明显小于上部土体和下部冰体,在加速度达到一定数值时,冰-土界面的孔隙水压力会升高。斜坡冰-土软弱界面和超孔隙水压力升高是地震荷载下多年冻土区缓倾角土层斜坡滑动的主要内因。

二元介质模型已成功用于模拟未冻结岩土材料,比如岩石、均质或各向异性结构性土、超固结黏土、堆石料以及黄土。类似地,为了探讨冻土的应力应变关系,此处引入二元介质模型来模拟其应力应变关系。基于岩土破损力学理论框架和二元介质模型概念,将饱和冻结粉土抽象成具有强胶结特性的胶结元(冻土骨架)和无胶结特性的摩擦元(融土骨架),胶结元在一定围压下会产生压碎和压融现象,随围压的增大逐步破损并向摩擦元转化,二者共同承担外荷载。在-6℃和0.3～15.0 MPa围压下对冻结粉土进行了一系列低温三轴压缩试验,结果表明:随变形的增大,应力应变曲线均呈三阶段变化,分别是线弹性阶段、弹塑性阶段和应变软化阶段;强度随围压的增大呈先增大后减小的趋势,极限强度对应下的围压称为临界围压,且临界围压下的软化现象最不明显。通过细观角度运用二元介质模型概念探讨了冻土变形破损机理,在非均质材料均匀化理论基础上建立了冻土二元介质模型,讨论了破损率函数演化规律。理论与试验结果对比表明,所建立的模型可以较好地模拟冻土的应变硬化和软化现象。