寒区冻土工程在极端气候下面临挑战，土壤温度变化威胁工程结构稳定和安全，准确预测温度变化对工程安全至关重要。由于土壤冻结涉及材料相变，模拟预测中会出现非连续问题，基于连续性假设的热传导模型和局部偏微分方程的传统数值方法在求解该类问题时常产生奇异性。为此，本文引入近场动力学微分算子（PDDO），将经典连续介质力学中的偏微分方程转化为非局部积分形式，并基于热焓法建立相变热传导模型。选取不同近场范围模拟二维热传导过程并与解析解进行对比，确定在近场范围δ=3Δx时具有较高精度。选取不同相变材料模拟二维相变材料热传导过程，准确地模拟出相变材料在热传导过程中的温度变化以及材料相变过程。最后模拟了不同冻结温度下二维土体的冻结过程，准确捕捉到了相变温度并明显展现出相变温度平台。证实了本文提出的基于近场动力学的土冻结过程热传导模拟方法可以在给定条件下准确预测冻土温度变化。
寒区冻土工程在极端气候下面临挑战，土壤温度变化威胁工程结构稳定和安全，准确预测温度变化对工程安全至关重要。由于土壤冻结涉及材料相变，模拟预测中会出现非连续问题，基于连续性假设的热传导模型和局部偏微分方程的传统数值方法在求解该类问题时常产生奇异性。为此，本文引入近场动力学微分算子（PDDO），将经典连续介质力学中的偏微分方程转化为非局部积分形式，并基于热焓法建立相变热传导模型。选取不同近场范围模拟二维热传导过程并与解析解进行对比，确定在近场范围δ=3Δx时具有较高精度。选取不同相变材料模拟二维相变材料热传导过程，准确地模拟出相变材料在热传导过程中的温度变化以及材料相变过程。最后模拟了不同冻结温度下二维土体的冻结过程，准确捕捉到了相变温度并明显展现出相变温度平台。证实了本文提出的基于近场动力学的土冻结过程热传导模拟方法可以在给定条件下准确预测冻土温度变化。
寒区冻土工程在极端气候下面临挑战，土壤温度变化威胁工程结构稳定和安全，准确预测温度变化对工程安全至关重要。由于土壤冻结涉及材料相变，模拟预测中会出现非连续问题，基于连续性假设的热传导模型和局部偏微分方程的传统数值方法在求解该类问题时常产生奇异性。为此，本文引入近场动力学微分算子（PDDO），将经典连续介质力学中的偏微分方程转化为非局部积分形式，并基于热焓法建立相变热传导模型。选取不同近场范围模拟二维热传导过程并与解析解进行对比，确定在近场范围δ=3Δx时具有较高精度。选取不同相变材料模拟二维相变材料热传导过程，准确地模拟出相变材料在热传导过程中的温度变化以及材料相变过程。最后模拟了不同冻结温度下二维土体的冻结过程，准确捕捉到了相变温度并明显展现出相变温度平台。证实了本文提出的基于近场动力学的土冻结过程热传导模拟方法可以在给定条件下准确预测冻土温度变化。
冻土活动层厚度（Active Layer Thickness,ALT）的变化是反映青藏高原多年冻土发育情况及其状态的一个重要指标，监测活动层厚度变化对寒区景观稳定发展、碳循环等方面具有非常重要的意义.由于合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR）技术具有大范围、高精度、高时空分辨率等优势，近年来逐渐被用于反演活动层厚度.已有研究中基于InSAR和土壤一维热传导模型的活动层厚度估计方法，没有充分考虑到冻土中土壤水分对流引起的热量传递.因此本文提出了基于InSAR时序形变及土壤热传导-对流模型的活动层厚度估计方法，利用土壤热传导-对流模型建立InSAR探测的最大融沉形变与最高地温之间的滞后时间与活动层厚度之间的相关关系，实现了由滞后时间直接推算大范围、高分辨率的冻土活动层厚度.本文以青藏高原五道梁多年冻土区为例，利用116景Sentinel-1影像图作为实验数据，估计了该地区2017—2020年的平均活动层厚度.结果表明，活动层厚度值范围为0～7.0 m，平均活动层厚度为3.06 m，与已有研究中相近时间段相关成果及...
冻土活动层厚度（Active Layer Thickness,ALT）的变化是反映青藏高原多年冻土发育情况及其状态的一个重要指标，监测活动层厚度变化对寒区景观稳定发展、碳循环等方面具有非常重要的意义.由于合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR）技术具有大范围、高精度、高时空分辨率等优势，近年来逐渐被用于反演活动层厚度.已有研究中基于InSAR和土壤一维热传导模型的活动层厚度估计方法，没有充分考虑到冻土中土壤水分对流引起的热量传递.因此本文提出了基于InSAR时序形变及土壤热传导-对流模型的活动层厚度估计方法，利用土壤热传导-对流模型建立InSAR探测的最大融沉形变与最高地温之间的滞后时间与活动层厚度之间的相关关系，实现了由滞后时间直接推算大范围、高分辨率的冻土活动层厚度.本文以青藏高原五道梁多年冻土区为例，利用116景Sentinel-1影像图作为实验数据，估计了该地区2017—2020年的平均活动层厚度.结果表明，活动层厚度值范围为0～7.0 m，平均活动层厚度为3.06 m，与已有研究中相近时间段相关成果及...
冻土活动层厚度（Active Layer Thickness,ALT）的变化是反映青藏高原多年冻土发育情况及其状态的一个重要指标，监测活动层厚度变化对寒区景观稳定发展、碳循环等方面具有非常重要的意义.由于合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR）技术具有大范围、高精度、高时空分辨率等优势，近年来逐渐被用于反演活动层厚度.已有研究中基于InSAR和土壤一维热传导模型的活动层厚度估计方法，没有充分考虑到冻土中土壤水分对流引起的热量传递.因此本文提出了基于InSAR时序形变及土壤热传导-对流模型的活动层厚度估计方法，利用土壤热传导-对流模型建立InSAR探测的最大融沉形变与最高地温之间的滞后时间与活动层厚度之间的相关关系，实现了由滞后时间直接推算大范围、高分辨率的冻土活动层厚度.本文以青藏高原五道梁多年冻土区为例，利用116景Sentinel-1影像图作为实验数据，估计了该地区2017—2020年的平均活动层厚度.结果表明，活动层厚度值范围为0～7.0 m，平均活动层厚度为3.06 m，与已有研究中相近时间段相关成果及...
为研究冻土一维热传导温度场模型试验相似准则，创新性提出基于微分方程解析解求取相似准则的方法，首先采用分离变量法得到了一维非线性热传导方程的解析解，再利用相似转换法推导出了考虑和不考虑热交换2种情况下冻土模型试验的相似准则，最后利用有限元软件ABAQUS验证相似准则的准确性。结果表明，当不考虑热交换时，时间的相似常系数始终是几何尺寸相似常系数的平方；当考虑热交换时，模型试验必须采用与原型不同的土体，此时得到的相似准则更具有理论意义和实际价值。该研究成果充分考虑了热传导过程中的边界条件，有望为非线性热传导问题的研究和模型试验设计提供理论参考。
为研究冻土一维热传导温度场模型试验相似准则，创新性提出基于微分方程解析解求取相似准则的方法，首先采用分离变量法得到了一维非线性热传导方程的解析解，再利用相似转换法推导出了考虑和不考虑热交换2种情况下冻土模型试验的相似准则，最后利用有限元软件ABAQUS验证相似准则的准确性。结果表明，当不考虑热交换时，时间的相似常系数始终是几何尺寸相似常系数的平方；当考虑热交换时，模型试验必须采用与原型不同的土体，此时得到的相似准则更具有理论意义和实际价值。该研究成果充分考虑了热传导过程中的边界条件，有望为非线性热传导问题的研究和模型试验设计提供理论参考。
为研究冻土一维热传导温度场模型试验相似准则，创新性提出基于微分方程解析解求取相似准则的方法，首先采用分离变量法得到了一维非线性热传导方程的解析解，再利用相似转换法推导出了考虑和不考虑热交换2种情况下冻土模型试验的相似准则，最后利用有限元软件ABAQUS验证相似准则的准确性。结果表明，当不考虑热交换时，时间的相似常系数始终是几何尺寸相似常系数的平方；当考虑热交换时，模型试验必须采用与原型不同的土体，此时得到的相似准则更具有理论意义和实际价值。该研究成果充分考虑了热传导过程中的边界条件，有望为非线性热传导问题的研究和模型试验设计提供理论参考。
使用双针热脉冲（dual probe heat pulse, DPHP）测定冻土热特性时施加热脉冲后会导致加热探针周围的冰融化,使用目前常用的仅考虑热传导（忽略融化相变、冰水两相分界面）的解析解处理DPHP温度数据,会导致在-5℃至0℃温度范围内无法准确测量热导率（λ）和比热（Cv）。为了能够准确测定冻土的λ和Cv,有必要考虑DPHP加热过程中引起的冰融化的相变潜热。该研究基于COMSOL仿真软件模拟了考虑相变潜热、相变区间以及移动冰水界面的DPHP测量过程,采用随温度非线性变化的真实冻土热特性进行模拟,并与真实冻土的DPHP测量数据对比。结果表明:1)COMSOL仿真在不考虑相变条件下与无限线性热源模型结果完全吻合（R2=0.998 9）;2)当土壤初始温度低于-5℃时,考虑相变发生的COMSOL仿真能够准确模拟试验结果,表现出较高的相关性（R2> 0.93）,在-1～0℃的土壤初始温度范围内,无限线性热源模型的结果与试验测量显著偏离（R2 <0.001 3）;3...