为探寻高纬度多年冻土地区路基融沉防控有效措施,以京漠公路瓦拉干至樟岭段为试验路段,设计热棒路基试验方案,针对现场4年5次采集的地温数据、路基变形监测数据进行对比分析。结果显示,试验段热棒的有效工作半径为3 m,最大工作半径可达4.5 m,热棒路基土层地温稳定深度范围在4.5 m以下,稳定温度为0℃左右,且试验路段路基底面的冻土稳定,未发生融沉现象,热棒技术对防控多年冻土路基融沉效果明显,但深度在0~4.5 m之间土层地温的变化受外界温度影响较大。
利用室内模拟冻融试验,以5℃未冻融为对照,研究冻融强度(-5~5℃、-10~5℃)和冻融频次(1、5、10、15次)对我国大兴安岭多年冻土区土壤节肢动物群落结构的影响。结果表明:试验共分离到土壤节肢动物4198只,隶属于4纲9目24科33属;强冻融(-10~5℃)显著降低了土壤节肢动物的个体数和类群数,而轻冻融(-5~5℃)尤其是短期(1次冻融循环)处理则使某些类群的个体数增加;在轻冻融处理中类群数、Margalef指数和Shannon指数随着冻融频次的增加显著降低,但在强冻融处理中并未表现出规律性变化;越冬虫态是土壤节肢动物抵御低温胁迫的生存策略之一,同时蜱螨亚纲具有较好的耐寒性。土壤节肢动物对冻融作用的差异性响应、物种间的协同作用以及土壤环境均是影响其群落组成的主要因素。本研究将为我国中高纬多年冻土区土壤节肢动物多样性研究和保护提供数据支持和理论依据。
为进一步研究高纬度地区冻土的气候特征,本研究采用统计分析方法和IDW方法分析了黑龙江省1961—2016年季节性冻土区冻土要素的时空分布特征。结果表明:(1)黑龙江省最大冻土深度的多年平均值约为171.6 cm,呈显著减小趋势。各地区(除了通河)的最大冻土深度均呈显著减小的趋势。(2)冻土初日平均在10月23日,呈显著推迟的趋势。全省绝大部分地区的冻土初日推迟,省西部地区的推迟速率要大于省东部地区。(3)冻土终日平均在5月29日,呈显著提前的趋势。全省大多数地区的冻土终日均显著提前,尤其是克山、海伦、安达和伊春,提前速率在6.3~9.8 d/10 a之间。(4)冻土期平均约为218天,呈显著减少的趋势。各地区冻土期纬向分布比较明显,且均呈不同程度的减少趋势,省西部地区的减少速率要大于东部地区。研究结果可为应对气候变化、工程气象以及短期气候预测、生态气候领域的进一步研究做基础。
依托国道332线库布春林场至根河段公路工程,提出了通过加强工程地质选线及用综合勘察手段,准确查清岛状多年冻土的分布范围和性质,并针对不同冻土类型及性质,提出了不同的治理手段,减少了冻土引起的病害,降低了多年冻土治理成本。
多年冻土热状态和土壤季节冻融过程的变化对陆地生态系统、地-气间温室气体交换、水文和地貌过程以及工程基础设施的建设和运行都具有很大的影响。活动层和多年冻土及其变化数据信息对于验证在不同尺度的陆面过程、水文、生态和气候模型至关重要。本文就目前全球多年冻土与气候变化研究现状进行概括性总结。在全球变暖的影响下,全球范围内多年冻土发生了不同程度的退化。自20世纪70年代末以来,北极高纬度低温多年冻土温度升高可达3℃。由于受相变潜热的影响,在不连续多年冻土区相对较高温度的多年冻土温度增加幅度较小。受局地条件的影响,个别站点多年冻土温度几乎没有发生变化,甚至有降温的趋势。高纬度多年冻土南界向北移动,而中纬度高山地区多年冻土下界向高海拔移动,导致全球多年冻土面积减少。活动层厚度变化具有较强的区域差异,其深度增加范围从几厘米到1m多不等。新的融区在形成,融区厚度在增加且其范围在扩大。导致全球范围内多年冻土温度升高、活动层厚度增加以及融区的形成主要是受气温升高和积雪条件变化所致。未来多年冻土研究应包括不同时-空尺度上的长期监测和数值模拟、多年冻土变化与大气、水文、生态系统、碳循环以及地貌过程的相互作用等方...
在高纬度地区公路建设过程中,多年冻土是一项比较突出的工程技术问题。岛状多年冻土具有分布零散、规模小、热稳定性差的特点,极易受到气候、环境和工程热扰动的影响而改变其工程力学性质。因此,在公路建设初期迫切需要采用快速有效的勘察手段,查明岛状多年冻土的位置及规模,以便采取相应的措施予以处理,确保公路建设质量和建成后的营运安全。文中以黑龙江漠河至北极村和伊春至北安公路建设为例,介绍快速查明多年岛状冻土分布的勘察技术及应用效果。