多年冻土隧道修建中,施工活动产生的热量将导致多年冻土围岩中出现一定范围的融化圈,进而影响支护的受力以及隧道洞室的收敛。将围岩分为融化区和未融化区,将融化区围岩视为弹塑性介质,未融化区围岩视为弹性介质,建立并求解融化作用下多年冻土隧道围岩弹塑性模型,对不同的围岩条件及支护工况下多年冻土段隧道施工中围岩与支护的相互作用进行分析。结果表明,该模型表现了融化作用下多年冻土围岩与支护相互作用的特征;在较差围岩中,喷射混凝土支护的强度是控制融化作用下多年冻土围岩稳定以及隧道周边位移量的关键因素。在多年冻土隧道施工中,可采用本模型确定施工中容许的最大围岩融化深度,施工中应采取有效措施避免围岩中出现过大的融化圈。
不同时空尺度的冻融过程导致冻土温度变化及水的相变和迁移,改变着微生物生境的物理和化学性质。冻融过程可改变细胞内外渗透压平衡,且冰晶生长过程能损伤细胞膜和细胞器。限于营养、氧气等其它极端不利条件,不少细胞逐渐转入休眠状态以度过难关;微生物DNA、蛋白质的合成和能量代谢仅用于维持细胞生存。冻融作用通过改变细胞代谢模式而影响微生物参与的寒区碳氮元素的生物地球化学循环。多年冻土层保存了不同地质时期微生物种群的多样性,作为物理和生物地球化学屏障,可有效削弱地表过程和地壳本底辐射对微生物的影响。在长期的适应过程中,微生物发展了相应的耐受机制,从结构和功能方面,细胞和分子水平上应对冻土环境和冻融过程。这可为寻找地外寒冷星球上可能的生命形式提供一些线索。