随着青藏高原气候向暖湿化发展，降雨对多年冻土路基水热过程的影响更为显著。路基内的裂隙为雨水快速入渗提供了通道，但现有冻土路基水热研究中却极少考虑裂隙流。因此，基于传热传质耦合理论，通过调整水分边界引入降雨与蒸发，进而分析水分入渗对存在纵向裂缝的路基水热状况的影响规律。结果表明，雨水通过裂隙渗入到路基内部，并在裂隙区形成含水率较大的区域，最大扰动范围0.6 m。降雨在增大土体含水率的同时，可使土体温度升高6～8℃。长时间、小降雨强度的模式对路基土体的升温更为显著。考虑裂隙扩展与雨水的相互作用将加速冻土退化，对于多年冻土区路基裂隙，应及时采取措施进行治理。

川藏铁路波密段穿越冰川覆盖区,分布多条与断裂复合发育的大型河流,水量丰富,可与断裂共同构成构造高压涌水突泥灾害风险源。本文通过多期测流和对大气降水、冰川、河流和地下水水化学、同位素特征分析,研究了大型河流的流量变化特征和地表水与断裂带裂隙水的转化关系。结果表明:西藏波密冰川覆盖区河水主要接受冰川融水和大气降水补给。雨季河水的δ18O和δD值小于旱季,说明河水雨季和旱季的补给源结构不同。旱季气温低,以大气降水补给为主;雨季冰川融水量陡增,为主要补给源。断裂影响范围内的古乡沟、比通曲和龙冲曲河水流量较大,均超过4×104 m3/d,但年内流量波动幅度小于非断裂带影响范围的河流。河流可渗漏补给断裂带水。浅层循环断裂带水年龄5～10 a,中深层断裂带水年龄超过4 000 a,水岩作用较充分。非断裂带影响范围的河流与基岩风化裂隙水存在较密切的水力联系和较频繁的相互转化。研究成果可为青藏高原东部冰川覆盖区铁路隧道高压涌水突泥灾害的早期识别和灾害防范措施制定提供参考。

为了研究寒区裂隙冻岩隧道冻胀力并建立合理的计算模型,以川藏公路雀儿山隧道为工程依托,组合利用水压力计、土压力盒和多点铂电阻温度传感器进行冻胀力原位测试,考虑静水压力,提出了裂隙成环贯通原位冻胀时的隧道宏观冻胀力理论模型,并将计算结果与原位测试结果进行了比较分析。研究结果表明:现场原位测试方法考虑了岩-水-冰在冻结过程中随时间和温度的变化特征,避免了对裂隙岩石细观结构模型的讨论,方案合理且易于实施;裂隙岩石冻结前水压力随径向深度增加而线性减小,径向1.5～2m围岩内裂隙水挤出形成急剧增压区间,靠近结构处水压力降到最低;原位测试得到冻胀压力0.615～3.355MPa,空间分布以拱顶处最小,拱腰处最大,冻胀力模型计算得到的冻胀压力约0.46MPa,去除水压力,裂隙成环贯通宏观冻胀力理论模型计算结果接近于工程实际。

天然气水合物广泛充填于冻土地层裂隙中,钻探冻土地层裂隙中的天然气水合物需要先对其合成、分布和相态进行研究。基于祁连山地区裂隙性地层特征制作了人工岩心,进行了天然气水合物的形成及相平衡实验;利用A.H.Mohammadi提出的天然气水合物热力学模型,预测了NaCl和KCl溶液中天然气水合物的相平衡条件,并分析其在含盐低温钻井液条件下的相平衡偏移问题。实验得出,天然气水合物主要分布在岩心的裂隙面及端面;压力为4 MPa时,质量分数为5%和10%的NaCl溶液中天然气水合物的相平衡温度分别降低了约2.2K和4.6K,质量分数为10%的KCl溶液中天然气水合物的相平衡温度降低了3.4K。研究结果表明:冻土地层裂隙中的天然气水合物由大量块状水合物和极少量孔隙充填型水合物组成,其相平衡条件与宏观水相中一致,在相同盐度下NaCl对天然气水合物相平衡的影响大于KCl。

在祁连山冻土区含天然气水合物或存在水合物异常的钻孔岩芯中发育一种半充填或者全充填岩石裂隙的自生黄铁矿,即"裂隙型"黄铁矿,其产状与在该地区发现的水合物产状具有一定的相似性,并且其分布主要集中于水合物层或异常层的下方区域.通过对祁连山冻土区天然气水合物钻探试验井DK-6孔含"裂隙型"黄铁矿岩芯样品开展黄铁矿形态学、微量、稀土元素和硫同位素组成研究发现,"裂隙型"黄铁矿具有沿岩石裂隙面呈台阶状定向排列的立方体形态黄铁矿为主并伴生"圆形"构造、较低的Co/Ni和Sr/Ba值、较低的ΣREE含量、LREE较HREE相对富集和明显的Eu负异常以及?34SCDT值正偏等特征,这种独特的晶体形态和地球化学特征以及在空间上与水合物层或异常层间的分布关系均与祁连山冻土区天然气水合物成藏体系密切相关.由于气候变化是影响冻土区天然气水合物稳定性的一个重要因素,"裂隙型"黄铁矿可能是区域气候变暖背景下水合物发生次生变化的产物,其分布的密集程度反映了当水合物稳定带缩小时,底界处水合物分解最为强烈,而稳定带内水合物分解相对较弱,其分布的顶底界记录了天然气水合物稳定带曾存在的最大范围.

祁连山木里冻土区是第一个发现天然气水合物的中纬度高山冻土区,与国外发现的冻土区天然气水合物相比,祁连山木里冻土区天然气水合物具有埋深浅、冻土层薄、重烃气体组分高等特征。气体碳氢同位素分析显示,区域内气体来源主要以油型气为主,并在局部伴有煤型气。分析了木里冻土区天然气水合物形成的主要影响因素,冻土层特征和气体组分对冻土区天然气水合物形成的影响较大,富含重烃等气体组分更有利于该地区天然气水合物的成藏,而纯甲烷气体在该地区不易形成天然气水合物。天然气水合物储集层段主要以粉砂岩、油页岩、泥岩和细砂岩为主,并且泥岩和油页岩占90%以上,岩石裂缝较发育,以裂隙型天然气水合物为主要赋存类型。初步认为木里冻土区天然气水合物为下部热解气在断层等构造通道作用下运移而形成的一种重烃气体组分热解气-低温冷冻-地层型为主的动态成藏。

在对比了月球背面辐射线撞击坑和六合瓜埠火山岩放射状裂隙群的异同后,提出六合瓜埠放射状裂隙群,可能源于类似的火山迸裂作用。

土体在单轴拉应力作用下，轴向经历变形，结构发生本质性的变化，径向同时出现收缩。这种应变特性改变了矿物颗粒间的微应力场，它是土体在径向上发生颗粒错位、定向排列、微裂隙发育等结构变化的源动力。