在地质历史时期，大陆化学风化作为一种调节气候的负反馈机制，是维持“宜居地球”的关键。然而，地质记录中的证据显示，新生代以来气温逐渐下降，而大陆化学风化却逐渐增加，对这一机制提出了挑战。深入研究化学风化和温度的关系成为解答这一矛盾的关键，也是当前地球系统科学研究的热点。近期有研究显示，高纬极地地区虽然温度低，但其河流沉积物的化学蚀变指数(chemical index of alteration, CIA)却达到中等风化水平。因此，深入研究极地化学风化，可能是打开风化与温度之谜的关键钥匙。本文回顾了南北两极地区化学风化研究的主要进展和成果，并尝试总结极地地区化学风化的主要特征。南北两极不同的地理格局和地质背景决定了两极化学风化的差异。南极大陆由于冰盖覆盖缺乏河流，沉积物多为就近搬运和沉积；而北极地区周边大陆有众多大型河流，源-汇体系发育，水文条件和母岩属性决定了北极地区具有更强的沉积风化记录。相比低纬热带典型风化区域，目前对极地地区尤其是南极地区化学风化的研究仍十分欠缺，新兴地球化学分析开展的较少。在未来大陆风化研究中，重视和加强两极地区的化学风化研究有利于完善低温条件下的化学风化机理的探...

为揭示寒区高铁无砟轨道混凝土在冻融循环环境和列车疲劳荷载下的服役性能变化规律，建立了“冻融循环+高频疲劳”的试验制度，以C60无砟轨道轨道板机制砂混凝土为研究对象，从损伤过程与能量传递的角度研究了冻融与疲劳耦合作用下的混凝土损伤机理，预测了寒区无砟轨道机制砂混凝土的疲劳寿命。结果表明，高速列车疲劳荷载会加剧无砟轨道混凝土的冻融损伤，混凝土在冻融循环300次后损伤加剧，其力学性能与疲劳性能均表现出加速下降的规律，600次冻融循环后疲劳寿命降低46.3%，刚度衰减幅度增加12.9%，冻融循环造成的缺陷连通是混凝土疲劳性能衰减的主要原因。混凝土主要通过变形所产生的变形能来耗散能量，冻融循环导致最大应变降低与残余应变增大使得混凝土变形性能降低。与常温下的疲劳性能相比，冻结阶段混凝土孔隙内冰有增强作用，且冻结状态下冰能加速内能耗散，因此疲劳损伤情况有所缓解。采用两参数Weibull函数对冻融破坏概率进行分析，建立了考虑疲劳损伤因子的混凝土“冻融+疲劳”服役状态下的寿命分析模型，预测了无砟轨道机制砂混凝土的服役寿命。

介绍GNSS（全球导航卫星系统）自动化监测技术的工作原理和应用组成。依托在建G0615线久治至马尔康段高速公路某段典型高边坡项目，采用GNSS自动监测技术进行位移监测，对监测数据进行分析，显示出边坡位移变化与降雨、冻融循环有较好的响应，论证自动化监测方案的可行性；在高寒、高海拔地区高边坡监控中，自动化监测技术的应用优势更加明显。

寒区铁路隧道冻害问题不仅威胁到隧道结构的稳定,同时给铁路安全运营带来巨大的安全隐患,其一直是寒区隧道工程的难点和研究热点,工程界迫切需要可靠、高效的防寒抗冻工程技术措施。首先,调研了我国寒区铁路隧道的建设及运营情况,总结分析了常见的隧道冻害现象,包括衬砌开裂掉块、拱顶挂冰、道床积冰、排水系统冻结等。然后,针对当前寒区隧道缺乏隧道温度场时空分布预测方法、隧道冻害机制和演化规律不清晰、防寒抗冻设计方法与治理技术不成熟这3个技术难点,对已取得的研究成果进行总结和讨论,相关成果如下:1)研发了寒区隧道室内试验系统,结合大量的温度场相关实测数据,探明了温度场时空分布规律,建立了温度场预测方法; 2)研发了渗流试验设备,揭示了冻害产生的链发式机制,查明了排水系统冻结规律与冻融响应机制;3)建立了寒区铁路隧道抗冻防寒设计标准,形成了隧道冻害综合防控体系。最后,展望了我国寒区铁路隧道防寒抗冻研究在防寒保温材料、主动保温系统、温度场规律预测等方面进一步深化研究的方向。

近年来青藏高原地区冰崩灾害事件频发，冰崩成因机理问题备受关注。本文根据色东普沟多期影像数据分析了冰崩灾害演化过程与影响因素，并通过开展不同温度下冰介质剪切试验研究揭示了色东普沟冰崩成因机理。研究结果表明：(1)地形坡度超过30°时易发生冰崩灾害，地震加剧了冰川变形破裂，气候变暖是导致色东普沟冰崩频发的主要原因；(2)重塑多晶冰与冰-岩嵌固体的剪切应力-剪切位移曲线均成“脆性变形型”,在较低的温度条件下重塑多晶冰的剪切应力-剪切变形曲线会出现“二次峰值”;(3)随温度上升，多晶冰样和冰-岩嵌固体的黏聚力与内摩擦角呈直线下降甚至呈加速下降趋势，在相同温度下冰-岩嵌固体的黏聚力小于多晶冰样的黏聚力，而冰-岩嵌固体内摩擦角普遍大于多晶冰样的内摩擦角；(4)温度上升会导致冰川冰或冰-岩嵌固体剪切滑动带的强度衰减，抗滑力下降，从而触发冰崩。

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。

高原积雪对太阳活动的响应研究是一个较新的领域,在对前期研究成果进行回顾和梳理的基础上,展示了最新的研究成果。研究结果表明,高原积雪时空分布对太阳活动有较为显著的响应,其机理是太阳活动通过bottom-up机制和top-down机制共同作用影响高原积雪。太阳活动可以引起全球0～200 m海温异常和潜热通量异常,通过改变海气相互作用进一步影响高原降水(积雪)异常,放大太阳活动的作用;另一方面,太阳活动通过影响平流层大气温度和环流,影响平流层和对流层大气之间的相互作用,进而改变对流层大气环流和风场,导致高原积雪异常。对未来的研究工作进行了展望,研究结果表明:数值试验模拟太阳活动影响高原积雪的关键在于气候系统模式需要包含细致的高层大气化学过程和海气耦合过程。

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。

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。