为探究雨水感热作用下的降雨对多年冻土路基稳定性的影响，参照青藏高原北麓河地区的环境特点和多年冻土路基结构，通过底板-大气双控温室内模型箱开展了多年冻土区沥青路面路基模型试验，考虑了环境潜在雨水温度导致的雨水感热能量脉冲作用，分析了多周期不同降雨工况下的路面温度与辐射、路基含水量、热通量和温度响应。结果表明：多年冻土环境中雨水温度与气温在夏季差异显著，最大温差近3℃,在春秋季差异小于1℃;受雨水感热的影响，夏季降雨引起路面温度、地表向上辐射通量和浅层土壤热通量显著降低，导致的路基降温效果从强到弱为路面、路肩、边坡、天然场地，降幅与降雨量正相关；秋季降雨对路基土体降温效果较弱，春季降雨促进路面与路肩下土体热通量和温度的降低，而易引起边坡和天然场地土体的升温；同样，多年冻土路基活动层水分变化表现出相似的季节特征，但含水量增量从大到小为路肩、边坡、天然场地、沥青路面，降雨对路面下土体含水量的影响深度(大于0.25 m)小于路肩(小于0.35 m)。因此，在降雨入渗深度范围内，多年冻土路基不同深度土体周期性平均降温从大到小为路肩、边坡、天然场地，沥青路面下土体仅在浅层0.05～0.15 m降温显...

结合青藏铁路风积沙填堵块石路基特征,利用降雨观测数据,采用数值模拟计算分析降雨条件下风积沙与块石混合层的水热响应特征。结果表明:在年平均气温较高区域,降雨能够抬升冻土上限和降低冻土温度。风沙填堵块石层后,总等效体积含水量在浅表层降低,在冻土上限附近即深度-3.0～-2.0 m处呈增加趋势。同时夏季液态水体积含量和冬季体积含冰量增大,风积沙块石层下部冻土存在水分累积。天然土层下部水分含量变化小,受降雨影响不大。风沙填堵块石层后其下部土层的水分累积,会引起冷暖季节的冻胀融沉,应加强防排水设计措施,防止因路基坡脚积水造成侧向入渗。

冻土温度场分析对于冻土特性研究及冻土地区工程建设具有重要的作用,而冰水相变所产生的相变潜热大大增加了冻土温度场分析的复杂性。针对该问题,基于线热源模型和冻土传热基本理论,在考虑未冻水和相变潜热的情况下计算了冻土导热系数、体积热容和相变热容,分析其与测量初始温度的关系;在分析结果的基础上,对冻土含冰量的光纤测量技术进行了理论修正。基于主动加热光纤(AHFO)法,开展了一系列室内验证试验:在恒定的加热功率和时间下,采用自主研发的光纤光栅(FBG)刚玉管传感器,对同一初始含水量的冻土试样进行温度监测。结果表明:在本文试验条件下,FBG刚玉管传感器的影响半径小于5 cm,可以忽略边界效应;传感器所测温度增量与时间对数线性关系良好,主动加热对于冻土导热系数影响较小,线源模型适用于冻土导热系数测量;冻土导热系数与试验初始温度呈线性增长关系;在初始温度低于-6℃时,相变热容趋于稳定;在-6～0℃时,相变热容随温度升高逐渐增大,且变化趋势愈渐强烈;当初始温度高于-5℃时,相变热容甚至大于冻土自身的体积热容。相关结论为进一步提高冻土含冰量测试技术的精度提供了参考。

针对目前工程界较多采用经验判断和工程类比方法确定冻土热物性参数的现状,总结了热物性参数的4种确定方法及各自优缺点,介绍了热响应测试的方法及原理,论述了地层中柱状换热器与岩土体热量交换过程的两种数学模型,并对比分析了估算热物性参数的3种方法。认为冻土区道路工程的地质勘察内容应包括冻土的热物性和初始温度,建议推广现场热响应测试,并采用合适的估算方法确定热物性参数值,以保证路基和热棒设计的合理性。