青藏高原气候暖湿化现象的持续，对青藏铁路安全平稳运行提出了更高的要求。在气候环境变化条件下，西大滩盆地与安多盆地之间的多年冻土退化所引发的基础设施变形是青藏铁路面临的最大挑战。青藏铁路建设初期，就从调控对流方式、调控传导方式及调控辐射方式三个角度研究了青藏铁路多年冻土的保护措施。本文介绍了目前针对多年冻土问题所采取的各类维护措施，将不同技术的特点和优势进行综述，并得出结论：未来针对青藏铁路多年冻土的保护措施应结合现有技术的成功经验，发挥新材料和新能源的优势。

气候暖湿化背景下，青藏高原地区大气水汽含量的增大通过影响地表辐射进而影响多年冻土地表能量分配及其热稳定性。以青藏高原中部北麓河地区的气象数据与活动层水热数据为基础，分析了2 m处空气相对湿度和夏季典型降雨事件对地表反照率及辐射四分量的影响。结果表明：大气水汽通过削弱太阳短波辐射，吸收地面长波辐射，增加向下长波辐射，进而降低地表反照率。大气水汽对地表辐射的影响具有明显的季节性特征，夏季大气水汽对太阳短波辐射的削弱作用最明显，并且发射的向下长波辐射较多；冬季大气水汽对太阳短波辐射的削弱作用相对较弱，发射向下长波辐射较少。在研究时段内北麓河地区夏季和冬季空气相对湿度每增加10%，太阳短波辐射日均值分别减少54.9和9.8 W/m2，向下长波辐射日均值分别增加14.8和3.9 W/m2。秋季空气中水汽含量的变化对地表反照率的影响最大，秋季空气相对湿度每减小10%，地表反照率增加0.15；春季最小，春季空气相对湿度每增加10%，地表反照率仅降低0.01。夏季不同典型降雨事件导致近地表水汽密度和浅层土壤含水量增大，使地表反照率降低。夏季不同类型降雨事件对...

降水作用会导致冻土活动层的水热状态发生明显变化，并且青藏高原地区的降水也表现出明显的季节性差异。为了分析季节降雨特征对冻土活动层内部水热状态的影响效果，对青藏高原中部北麓河地区的气象资料以及活动层内部的热通量、含水量、温度变化开展了原位监测。研究结果表明：北麓河地区是以小雨事件为主，中雨事件为辅的降雨特征，小雨事件占3-11月降雨事件的90%左右。并且，夏季还会发生大雨事件，秋季出现持续降雨事件。其中，各个季节降雨事件导致地表净辐射整体呈现减小的趋势，且夏季大雨事件对净辐射的影响效果更加明显，秋季持续降雨事件导致净辐射表现出先增加后减小的趋势，土壤热通量的变化规律与净辐射的变化基本一致。降雨作用通过影响地表净辐射改变了土壤热通量的变化，进而引起土壤内部水分场及温度场发生改变。其中，夏季大雨及中雨事件会显著增加浅层土壤含水量，而春季和秋季降雨对土壤含水量影响较小；各个季节小雨事件对土壤温度的影响可以忽略，但中雨、大雨及持续降雨事件会显著缓解浅层土壤升温趋势，且随着深度增加，降雨事件对于缓解土壤升温趋势逐渐减弱。研究结果对于多年冻土区的区域生态环境问题以及工程建筑物病害防治问题的解决具有一...

为研究川藏季节性冻土地区冬季隧间路段沥青路面温度场变化规律，基于康定地区的现场温度观测数据，利用有限元仿真软件对隧间钢桥段和路基段进行了温度场分析。分析结果表明，隧间钢桥段和路基段路面结构温度分布特征有所差异；增大风速与考虑太阳辐射均使路面温度场变化幅度变大，风速从0.0 m/s升高到2.0 m/s，钢桥段和路基段路表最低温度分别下降了2.40℃和2.29℃，但温度变化速率随风速的增大而逐渐减小；受日照时间越长，温度振幅越大，但路基段温度受太阳辐射的影响程度明显大于钢桥段；不考虑风速和太阳辐射条件下，在h=0 cm处钢桥段比路基段最低温度小0.44℃，因此在冬季更易发生结冰现象。相关研究结论为类似工程提供了参考。

青藏高原地表辐射变化影响多年冻土地表能量收支平衡、热工计算温度场边界条件以及冻土热稳定性。降雨变化是影响地表辐射的重要因素,以青藏高原北麓河地区的地表辐射资料和浅层地表水热监测数据为基础,分析了降雨对多年冻土区地表辐射特征的影响。研究表明:受降雨影响,辐射分量具有明显的日变化和年际变化特征,短波辐射被严重削弱,地面长波辐射削弱程度较低,而太阳长波辐射增强。小雨作用后,太阳短波、地面短波、地面长波辐射日积分量分别减少24.6%、37.9%、4.2%,太阳长波增加了4.3%;中雨作用后,太阳短波、地面短波、地面长波辐射日积分量分别减少32.2%、43.4%、1.7%,太阳长波增加了11.6%;大雨作用后,太阳短波、地面短波、地面长波辐射日积分量分别减少56.3%、65.5%、4.4%,太阳长波增加了10.7%;降雨作用后地表反照率减小,且呈不对称"U"形变化,地表净辐射增加,长期时间尺度上降雨对净辐射影响不明显;降雨对辐射特征的影响程度与降雨强度呈正相关且地表辐射对降雨变化的响应有滞后效应。在暖湿化背景下,冻土热工计算中应考虑降雨对多年冻土区地表能量平衡和水热边界的影响。

热反射技术是一项被广泛应用于建筑物及道路表面降温的主动冷却技术,国内外很少对此技术在多年冻土区道路热保护方面进行研究。针对多年冻土区气候及工程环境特点,综述了热反射技术在冻土区道路中的应用现状和研究成果,阐述了热反射涂层的基本成分、反射机理和测试方法,分析了路用热反射涂层的材料性能、反射效果和路用性能,简要介绍了热反射涂层在路基边坡应用方面的研究进展。指出在当前条件下利用热反射涂层保护多年冻土区道路所遇到的问题及可行的解决方案,并在此基础上提出了今后研究的重点:从材料选择、理论分析和试验方法入手,对路用热反射涂层的颜色、反射性能、路用性能和区域适用性进行改进和研究,加强多年冻土区道路热反射涂层的野外试验和分析,深入研究复杂气候和工程环境下的热反射涂层性能。

季节性冻土区渠道混凝土衬砌冻胀破坏一直是困扰灌区健康发展的难题。导致渠道混凝土衬砌冻胀破坏的主要外界因素有衬砌表面温度、渠基土地下水与渠基土质等。大量实验证明,在太阳辐射的作用下渠道混凝土衬砌与渠基土体之间产生一定的温度差,从而形成一定的温度梯度,使得渠基土水分不断向衬砌底部迁移,产生较大的法向冻胀力,造成衬砌鼓起与脱落。文章在考虑太阳辐射因素对渠基土体温度场影响的基础上,将其回归成正弦函数T代入热力学方程中,并通过MATLAB编程计算出太阳辐射因素下渠道不同位置各个时刻t的深度z随温度T的变化规律,为以后季节性冻土区渠基土体温度场计算提供了一种简单可行的方法。

温度边界是冻土工程模拟中重要的边界条件之一。依据青藏公路多年冻土段不同走向路基断面表层温度的连续观测数据,分析了青藏工程走廊内路基实测的边界温度特征。结果表明:走向为W8°S的断面阴阳坡温差最大为5.81℃,走向为W34°S的断面坡面温差为5.68℃,走向为W86°S度的断面坡面温差为1.38℃,说明高原上无论路基走向如何,路基两侧坡面都存在温度差异,因此,两侧必须采取差异设计,以减少路基温度的不对称。同时,根据路基接收太阳能辐射反演路面及边坡表面温度,提出了工程热边界的简化计算模型,并将模型计算结果与实测数据进行对比,两者吻合较好。

随着我国寒区建筑、铁路、公路、管道等重点工程项目的大规模修建,从技术角度要求冻土与结构物共同工作体系具有良好的变形协调条件,以保证工程建(构)筑物长期工作性能,其中冻土-结构接触面特性直接影响系统的共同工作性能。从自身研究实践和对国内外该领域研究成果出发,从试验仪器、影响因素、微观结构以及本构模型方面,分别对冻土-结构接触面特性的主要研究成果进行了系统总结,分析了研究现状和存在的问题。结合对研究思路和方法论的探讨,构建了冻土-结构接触面特性研究的思路框架,提出了冻土-结构接触面研究的主要内容和方向,以期明晰研究重点和难点,理清研究思路,为该领域的深入研究提供借鉴和参考。

为了应对在青藏铁路建设桩基础设计中由于未来气候变暖可能导致的冻土融化及承载力下降问题,以传热学理论为基础,建立了冻土地基单桩地温场的热分析模型,采用有限单元法考虑裸露桩基表面吸收太阳辐射的同时,在大气自然对流换热、冻土相变、气候变暖等条件下,计算分析了典型湿润性永久冻土区在未来30年单桩地基桩土体系的温度变化及其长期承载力的变化趋势。研究结果表明:地表以下3～20m在2010～2040年30年间,天然地温与桩土体系温度随着时间均有升高,单桩承载力在未来时间内有降低趋势;2040年夏季桩基承载力较2010年同期下降了41.5%,冬季桩基承载力较2010年同期下降了28.6%;在未来的寒区桩基础设计中应充分考虑这一"动态因素",对于目前已建成桩基础,提出合理有效的提高桩基承载力的措施是解决这一问题的关键。