正冻土冻胀是寒区工程产生冻害的关键因素，其冻胀过程是水热力相互耦合的动态作用结果，在开放系统中，温度、温度梯度、含水率、水分补给强度等都是影响正冻土冻胀变形的重要因素。冻土冻胀是水分迁移产生的竖直方向分凝冻胀和原位冻胀的共同作用，其冻胀力学特性属于各向异性。本研究参考规范内土体含冰量随冻结的变化过程，考虑泊松比、地下水位深度、降温速率等因素，得到正冻土的在冻结过程中水平与竖直方向的冻胀系数的计算方法，通过对比粉土和粉质黏土的冻胀系数，与试验结果吻合较好。案例中粉土在-0.2～-3 ℃、0.2～1 m范围内竖向冻胀系数为-1.37×10-3～-7.67×10-3，水平向冻胀系数为-0.81×10-3～-4.85×10-3，差值百分比为10.4%～77.7%，说明考虑分凝冻胀产生的各向异性是必要的。本研究提出的水平与竖直方向的冻胀系数计算方法，可以为科研和设计工作提供参考依据。

从工程应用角度出发，基于安全、合理、便捷的原则，探讨高海拔地区冻土深度的估算方法。通过对比现有多种方法，在一种基于气温的经验公式的基础上，提出了考虑海拔气温修正的冻土深度估算方法。算例表明计算结果精度较高，但也可能与土壤性质较为相似有关。为缺乏实测参考的高海拔地区冻土深度取值提供了一种简便的估算方法，当最大冻土深度对工程有重大影响时，建议可在估算结果的基础上适当增加。

提高季节性冻土区高铁路基冻深预测精度，对保证寒区高速铁路的安全调度和平稳运行具有重要意义。针对现有季冻区高铁路基冻深预测模型缺乏利用多元环境序列信息的问题，提出一种顾及导热系数与冻土环境变量的高铁路基冻深预测LSTM模型，以兰新高铁山丹马场-民乐路段DK371+900、DK383+345和DK391+940三处断面为例，对2015-2017年冻深快速增长期的路基冻深进行预测。该模型首先利用EMD算法对导热系数与冻土环境变量时序数据进行信号分解，得到一系列具有不同特征尺度的数据序列，体现出原数据的趋势与波动性，增加数据的细节和多样性；再利用KPCA算法提取出影响路基冻深的关键因子，实现数据降维，消除因EMD产生的数据冗余；最后通过LSTM网络实现基于多变量的路基冻深预测。实验表明：该模型较传统路基冻深预测模型、EMD-LSTM模型、多变量BP神经网络模型、多变量LSTM模型有更高的精确度。模型在三处断面路基冻深预测的平均绝对误差(fmae)为0.029m、0.033m和0.060m；均方根误差(frmse)为0.036m、0.042m和0.07...

【目的】干涉合成孔径雷达测量(InSAR)技术近年来被广泛用于反演活动层厚度（ALT），然而现有研究较少考虑冻融对地表形变和土壤孔隙水热变化的影响，因此，本文构建了考虑土壤水热变化的ALT反演模型。【方法】使用InSAR技术和CNNBiLSTM-AM模型得到地表参数，顾及冻融驱动下活动层的变形和土壤孔隙及水分的变化构建了活动层厚度反演模型。首先，通过SBAS-InSAR技术提取研究区垂直向地表形变。然后，构建CNN-BiLSTM-AM模型，使用卷积神经网络（Convolutional Neural Networks, CNN）对多源遥感数据特征提取，采用双向长短期记忆网络（Bi-directional Long Short-term Memory,BiLSTM）对提取特征进行预测，添加多头自注意力层（Attention Mechanism, AM）提高模型对关键信息的提取，得到多特征约束下的土壤含水量预测值。最后，以垂直向地表形变作为表征活动层的主要参数，构建基于土壤孔隙比和土壤含水量的活动层厚度反演模型，得到兰新高铁冻土区活动层厚度的时空分布。【结果】模型估计值与俄博岭实测数据验证的...

冻土是高纬度、高海拔地区的常见地质结构，为指导冻土区的地下防护工程设计，开展了冻土抗侵彻试验与数值仿真。分析了侵彻过程中冻土的破坏机理，并根据冻土材料特性以及空腔膨胀理论研究了子弹的侵彻深度。试验和仿真结果表明：随着子弹速度的上升，冻土表面的破坏程度增加。冻土材料在拉应力、剪应力联合作用下发生破坏，边缘处的材料破坏得最严重。靶板内部的裂纹对子弹速度敏感，当子弹速度达到170m/s时裂纹数目显著增加。针对冻土抗侵彻问题，考虑了冻土粘性效应的空腔膨胀模型与试验的平均误差为3.03%，对侵彻深度的预测能力明显强于原始的空腔膨胀模型以及其他经验公式。

利用1985—2021年呼伦贝尔市15个国家气象站各层地温、第一冻土层下限、最大冻土深度资料，研究呼伦贝尔市冻土气候演变特征，同时采用重标极差（R/S）和非周期循环分析，统计最大冻土深度等气象要素时间序列的Hurst指数、分维数和非周期循环的平均循环长度，分析最大冻土深度等气象要素变化趋势和记忆周期。研究表明：（1）0 cm地温、40 cm地温和80 cm地温都呈增加趋势，且0 cm地温增加趋势最显著，特别是0 cm地温最小值增大更加明显。（2）冻结持续日数呈缓慢减小趋势，其中中部偏北海拔超过600 m山区持续时间最长，西南部和东南部地区持续时间最短。（3）7月中旬冻土从北部地区开始，9月—10月下旬向西南和东南地区扩展，次年5月上旬—6月下旬自西南和东南地区向北部地区逐渐消失。（4）最大冻土深度呈现逐年减小趋势，突变年份出现在1988年，最大冻土深度在7—9月最浅，次年2—4月最深，10月—次年1月是最大冻土深度不断加深的过程，5—6月是最大冻土深度显著减小的时段，最大冻土深度最大值出现在西部偏南地区。（5）冻结持续日数和最大冻土深度未来减小趋势仍将持续，持续时间分别为10、8 a;...

为掌握气候背景下宁夏灌区季节性冻土变化及其对农事活动的影响，争取最大限度地提高光热资源利用效率，挖掘生产潜力，开展了气候变化背景下宁夏灌区冻土变化特征及其对农业生产的影响研究。利用宁夏灌区4个代表性站点1961—2020年冬季逐日冻土资料，采用统计方法，分析宁夏灌区逐年最大冻土深度、土壤冻结日期、解冻日期及冻结日数变化特征，并分析冻土变化对农业生产的影响。结果表明，1961—2020年冬季各代表性站点中最大冻土深度均有明显的变化趋势，2001年以前各地最大冻土深度明显变浅，2001年以后惠农、永宁、吴忠整体冻土深度有所增加，永宁、吴忠呈波动性变化，无明显趋势性变化；1961—2020年中宁最大冻土深度明显变浅。土壤冻结日期、完全解冻日期分别有不同程度延后和提前趋势；各站点冻土持续日数年变化呈缩短的趋势，其中中宁的冻土持续时间缩短趋势最明显。

为更好地解决季节冻土山区突出的软基冻害难题，提出在弃渣碎石换填层上铺设保温板的“保温换填法”。基于工程实例，运用带冰水相变的考虑路基阴阳坡效应的有限元数值解法，模拟分析XPS保温板在不同的埋深、厚度，以及考虑冻融循环作用和地下水对XPS保温板导热系数不利影响(最不利工况)的条件下，路基不同部位最大季节冻深和路基阴、阳坡路肩横向热差异在30年内随时间的变化。结果表明：“保温换填法”在抬升路基不同部位的最大季节冻深和控制路基阴、阳坡路肩横向热差异方面都具有良好的效果，但具体效果与路堤高度有关，路堤高度越小效果越好；综合考虑经济性和长期保温效果，路面下0.8 m是XPS保温板合理的埋设深度，8 cm厚是合理的铺设厚度，按《公路路基设计手册》公式确定的6 cm厚在季节冻土山区路基中偏于不安全；同时，“保温换填法”也适用于季节冻土山区地下水位埋深浅的地段。

受气候变暖影响，东北北部地区冻融灾害频发，对寒区工程设施造成了重要影响。地基温度场的研究是分析与解决工程基础冻融灾害的重要手段。文中我们以漠河机场跑道为对象，通过有限单元法研究了洁净砾石换填对机场道基温度场的影响，并对运行30年内道基温度场进行预测。结果表明，换填使季节最大冻结深度（MSF）增加，且换填对道基下MSF的水平影响范围在道面中心线两侧30 m左右。之后，通过比较不同换填深度（1.5（顶）～3.5(底)、1.5～4.5、1.5～5.5和1.5～6.5 m）的道基温度场变化，发现：换填底部深度达到4.5 m时，MSF变化的速率开始减小。最后，根据IPCC第六次评估报告（AR6）未来100年间不同气候变暖速率模型模拟研究了无换填与不同换填深度下的MSF可能变化。结果发现，到2100年，在SSP2-4.5情景下，未换填及不同换填深度的道基下MSF分别为1.63、1.86、1.84、1.84和1.84 m。因此，利用换填法来减少跑道冻融灾害时换填深度应至少达到4.5 m。同时，应加强漠河机场道基地表水与该跑道区地下水的防排水设施建设与维运。研究结果有助于进一步认识换填对多年冻土和活动...

随着季节的更换以及温度的改变，在季节性冻土地区易出现土的冻结和融化现象，从而造成地基土不均匀的胀缩，随之导致路基的不均匀变形，这直接影响到路面行车的安全性。潍坊地区属于轻冻区，通过分析季节性冻土病害的影响因素，阐释水热迁移模型，以潍坊某高速试验段设计道路为研究对象，通过FLAC 3D软件进行数值模拟，分别分析换填1.0m、换填1.5m、换填2.0m三种情况下对道路温度场、变形场、应力场的影响。结果表明：换填深度2.0m和换填深度1.5m对道路结构温度值几乎相同，从保温效果考虑和工程费用方面考虑，换填深度为1.5m最优；随着换填厚度的增大，竖向变形值随之减小，换填深度为2.0m时最小；而拉应力的范围和程度也减小并向右侧偏移。文章为季节性冰冻地区路基变形研究提供了一定参考。