块石路基作为解决青藏高原多年冻土冻胀融沉病害的关键技术而得到广泛应用。近年来青藏高原呈现湿化显著的趋势，夏季降雨携带的部分热量会快速入渗到块石层，从而影响块石路基的传热特性和水热状态，有必要开展降雨条件下块石路基热力学特性研究。基于室内试验，开展了不同降雨量、不同厚度下封闭块石层水热响应规律研究。结果表明：(1)在降雨条件下封闭块石层自然对流的发生与降雨量大小和块石层厚度有关。随降雨量增加，1.4 m厚度的块石层自然对流瑞利数最大值逐渐降低。当降雨量达到23 mm时，块石层不发生自然对流；而0.6 m厚度的块石层自然对流瑞利数最大值则随降雨量增加而逐渐增大，自然对流增强。(2)在降雨入渗作用下，1.4 m厚度的块石层内部与基底土层有升温效应，而0.6 m厚度的块石层基底土层有降温效应。与未来50年青藏高原预测升温速率每年0.052℃相比，降雨入渗对前者下伏土层的升温效应更为显著。(3)暖季的降雨入渗在短时间内会显著影响基底浅层土的体积含水量。随着降雨量的增加，体积含水量峰值有一定抬升，但每循环周期的峰值大小差异不大。主要是因为在经过冷季低温冻结后，块石体与土层之间的部分空隙被凝结冰填充...

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。

建立了球状月坑表面热辐射与月壤内一维非稳态导热的耦合传热模型,采用蒙特卡罗法结合控制容积法数值研究了月坑的温度分布与瞬态响应特性。考察了月坑表面与平面月表的热响应差别以及月坑形状因子、月坑所处纬度对月坑表面温度分布的影响。研究结果表明,月坑表面与平面月表的热响应有明显差别,月昼期间坑内的最高温度总是高于同时刻、同纬度的平面月表温度;低纬度、深度较大的月坑内温度分布存在很大的瞬态不均匀性。