为探究高含冰量冻土在高温作用下的融化过程和水热变化，在负温环境箱内将干土、冰晶、水按配合比制成温度为-1.5℃，体积含冰量分别为20%、30%、40%和50%的4种冻土，然后利用自制的高功率加热管对4种高含冰量冻土进行了预融对比试验并通过传感器对冻土解冻过程中土体的温度和体积含水量进行实时监测，分析了加热管作用下冻土温度和水分随时间的变化规律以及融化速率；在此基础上，通过现场试验验证了高功率加热管用于预融深层高含冰量冻土的有效性和可靠性，并利用静力触探试验（CPT）判断了土体的融化范围。研究结果表明：加热棒作用下冻土的融化过程可以分为3个阶段，即冰水相变融化阶段、升温阶段和降温阶段；冻土融化由温度梯度和湿度梯度下共同作用引起的水热迁移主导，土体的最高温度随着含冰量和径向距离的增加逐渐减小；高温作用对径向为0～5cm处的融土水分具有显著驱动作用，在加热时间内径向为5cm处冻土的含水量在达到设计含水量之后逐渐减小；冻土在0～5cm范围内的融化速率远大于其他范围且融化速率随着径向距离和含冰量增加而大幅减小；通过水分场判断冻土的融化时间和范围具有一定的滞后性，其会低估冻土的融化速度和范围，建议...

岛状多年冻土路基的特点及施工方法研究对我国北方地区基础设施建设至关重要。通过分析多年冻土的成因、路基病害及伊春地区多年冻土特点，提出针对不同冻土类型和埋深的施工方法。对于饱冰或富冰冻土，可采用挖除换填法；对于多冰或少冰冻土，可采用挖除换填结合预融法。这些方法在铁力至伊春高铁工程中的应用显示出良好效果。路基最大沉降量控制在18.3mm内，温度场趋于稳定。研究结果为我国北方地区冻土路基建设提供技术支持和实践经验。

当利用岛状多年冻土作为建筑工程的地基时,其不稳定的性质容易引起的工程质量事故,处理难度及费用较高。文中通过对岛状多年冻土进行石灰桩预融处理试验,得出岛状多年冻土预融处理的一系列试验参数,填补了建筑工程行业岛状多年冻土处理技术的空白,为将来实际工程中普通应用提供借鉴。

针对冻土上限较深的岛状多年冻土地基稳定性问题,本文提出了一种用石灰桩预融处理岛状冻土地基的方法。根据生石灰水化反应放热的特点,提出用石灰桩处理高温岛状冻土地基的桩体材料配合比计算公式,并开展了石灰桩模型试验。结果表明,石灰桩能有效融化多年冻土并对融化后的地基土起到挤密加固作用。保证石灰桩预融效果的3个关键要素是:桩体含水率应控制在15%～19%;从拌和到分层夯填完成时间须控制在5 min以内;生石灰粒径宜控制在6 cm以内。

研究目的:作为一种较为成熟的地基处理方法,石灰桩主要应用于加固软土地基、湿陷性黄土地基、道路路基加固以及纠偏加固危房等方面,对其加固原理已开展了较多研究。但利用石灰桩的放热作用来处理高温岛状冻土地基,相关研究较少。本文通过现场试验,从地温、变形、承载力三个方面对石灰桩处理岛状多年冻土的应用效果进行评价,并对石灰桩处理高温岛状冻土地基的施工工艺进行总结。研究结论:(1)石灰桩处理冻土地基时,关键要注意控制配料的质量,确定合适的含水率,保证配料拌和夯填的连续性;(2)桩径40 cm、桩间距1.2 m条件下,生石灰含量50%的石灰桩能在施工后一周内完全融化桩周冻土且地基土达到最高温;(3)石灰桩复合地基变形在施工后一周内基本完成,试验测得地基土和桩的变形以竖向膨胀为主,石灰桩的膨胀挤密基本消除了冻土融化可能产生的融沉;(4)利用石灰桩处理岛状多年冻土地基能达到融化冻土、加固融土的效果,试验研究成果可为石灰桩处理岛状冻土的实际工程提供借鉴。

针对岛状多年冻土区的新建工程和既有工程改扩建过程中面临的地基多年冻土稳定性问题,利用生石灰与水反应放热原理,采用预融技术对多年冻土地基进行处理,达到使冻土融化并固结沉降从而增强地基承载力的效果。在收集国内外工程中处理岛状多年冻土的主要方法和生石灰桩在处理地基的应用范围等相关资料的基础上,创新性开展石灰桩预融冻土地基室内模型试验研究,通过试验确定适用于融化高温岛状冻土且增强其地基承载力的石灰桩材料类型、材料配合比及施工工艺,并对其应用效果进行评价,形成在高温岛状冻土地区可以应用的一种新型成套石灰桩预融技术。

开展冻土水热力三场耦合研究对解决寒区工程问题具有重要的理论指导意义。归纳了冻土水热力耦合的理论基础,认为目前的水分迁移驱动力假说仍然不能很好地解释水分迁移现象,分凝冰的形成机制及判据仍需进行深入的研究。分类和评价了常见的正冻土水热力耦合模型,发现流体动力学模型虽然能够很好地描述水热迁移现象,但未考虑非连续冰透镜体;而较复杂的刚冰模型虽然考虑了冻结缘内水热迁移耦合现象,但是参数众多;热力学模型从微观角度描述了冻土水热力并考虑孔隙吸力,但仍存在参数众多的问题。同时,对预融膜理论在冻土水热力耦合问题中的应用进行了分析和展望,认为可以借助预融膜理论对冻土水热力耦合中的能量、水分迁移驱动力以及迁移速率等进行描述。最后,基于冻土水热力三场耦合研究现状及存在的问题,提出了冻土水热力耦合研究的总体构想:研究与实际情况相符同时适用于稳态及非稳态的通用数学表达式,开展冻土物理学各个参数的动态变化研究,纳入非饱和土体在冻融过程中的水热力相互作用研究,实现水热力在真正意义上的耦合,同时,加强预融膜理论在大尺度、陆面过程以及水热边界等方面的应用研究。

在气候变暖背景下,多年冻土退化加剧,高温冻土将会在更大范围出现,保护冻土原则的适用性将受到经济、技术、环保合理性的挑战.在条件适宜高温冻土区,根据建筑结构和基础类型,采用预先融化技术(简称预融技术)处理冻土地基可在经济合理的前提下,保证工程的安全可靠性和长期稳定性.回顾了国内外冻土区预先融化技术的经验,总结和展望了预融技术在工程设计、施工及运行中的三个基本步骤,包括施工前多年冻土的融化、已融土的密实和固结,工程运行期间保持融化和防止冻胀措施的实施.预融技术主要利用蒸汽,热、冷水的对流换热和电流热效应,以及改变地表热状况来融化下伏多年冻土.保持融化的方法主要包括改变地表反射率和地基土的结构,融土保温以及利用主动和被动升温传热装置等(如热管技术).结合中国东北的一些预融技术运用实例,如漠河机场工程等,简要评述了预融技术的应用效果.

大、小兴安岭多年冻土区,是我国重要的砂金产区之一,该区采金历史悠久,采金数量多、规模大、挖掘深。大量实践证明:采金前各项基建准备、采金剥离预融、沙里澄金、深层翻采各过程及废水、尾矿砂等,对多年冻土造成严重影响。采金对多年冻土影响的速度快、面积大、范围广、最直接,是其它各类人为活动无法比拟的。