冻土主要由固、液和气三相物质构成，其中固体可以看成骨架，另外两相物质填充在孔隙中，是典型的多孔介质。寒区冻土层融沉过程中，其中的孔隙结构、矿物颗粒和含冰量等参数变化幅度较大，导热系数等热物性参数随之变化，目前在精细表征和分析研究方面存在一定不足。针对含冰冻土，采用多孔介质描述方法，考虑其相态变化特性，将其分为未冻区、融化区、固结区及已冻区；基于表征单元体(representative elementary volume, REV)方法，结合冻土物理学和传热传质学理论，构建了冻土层导热分析模型，包括微观模型和宏观分析模型；以寒区土壤冻融过程为例进行模拟计算，分析了孔隙率、含水率、含冰率以及通道构成系数等对冻土导热系数的影响规律。所建模型可为寒区冻土传热机理分析及导热特性研究提供理论基础。
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季节性温度变化导致土壤出现冻胀和消融现象，导致地埋管道出现冻胀和破损现象，因此针对多年冻土存在的主要问题开展多年冻土环境消防系统研究很有必要。本文总结多年冻土设计难点和国内外多年冻土地区管道设计的工程经验，并提出多年冻土地区消防管道设计的合理方案，特别是多年冻土地区埋地消防管道保温层厚度的设计。利用Ansys软件进行模拟分析，结合工程实际利用稳态热和瞬态热法模拟计算，提出更加安全和高效的设计方案，以期可为多年冻土消防系统设计提供参考。
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