坡脚水热效应和渗流效应对路基冻融深度人为上限的影响试验研究

在冷热交变试验箱内构建冻土路基模型,进行室内冻融循环模拟试验,研究坡脚水热效应单独作用及热效应与渗流效应共同作用对冻土路基人为上限的影响。结果表明:坡脚水的热效应在季节性冻融活动层融化及冻结的初期对人为上限的影响较为明显,此后热效应的作用逐渐减弱,人为上限趋同于自然变化;在坡脚水热效应与渗流效应的共同作用下人为上限变化显著,较无坡脚水工况,路基中轴、路肩、坡脚处的人为上限极限深度分别有超过5%,8%,33%的增长;由于坡脚水的存在,路基坡脚处季节性冻融活动层的融化阶段提前,但开始冻结的时间变化不大。

土的冻融深度历时进程与森林生态关系的实验研究

根据对不同地形（主要指地带、坡向）处的森林类型差异，建立的２４个观测点，历时两年的实验观测资料统计分析，说明了冻土区域内森林地带土的冻结与林分类型的相互影响作用及林木生长发育与气温、地温、土融化层深度的依存关系。

基于潜热效应的活立木冻融检测传感器设计与实验

针对植物冻融过程中植物水分生理信息(植物水冰含量)难以实时、在线、连续监测及冻融难以准确判断的问题,设计了一种基于潜热效应的活立木冻融检测传感器。通过检测植物冻融过程中潜热释放引起的温度变化对茎干是否冻融进行有效判断,在准确检测冻融点的基础上,根据茎干体积含水率变化计算冻融过程中的茎干体积含冰量及径向冻融深度,同时设计环式弹片探头消除固定式探头对茎干压迫形成的凹槽。标定结果表明,传感器测量结果与真值拟合决定系数超过0.99。静动态特性分析表明,传感器体积含水率和温度测量范围分别为0~68.67%、-30~80℃,动态响应时间小于2 s。室内冻融模拟实验及室外长期冻融监测表明,传感器能够有效检测植物冻融过程中茎干水分生理参数的变化,可以作为植物冻融的有效监测手段。

川藏铁路季节性粗颗粒冻土边坡水热过程模拟

以川藏铁路东段的季节性粗颗粒冻土边坡为研究对象,通过建立一个考虑积雪、渗流和年循环气温作用下的带相变的瞬态水热耦合的饱和-非饱和的多孔多相介质数值计算模型,结合野外实测,分析季节性粗颗粒冻土边坡的温度场、水分场的分布特征、冻结深度及其影响因素。研究结果表明:积雪消融入渗改变季节性粗颗粒冻土的水分场,地表可形成最大0.8m的暂态饱和区。水分场的动态变化提高了热传递速度,增强了冻结能力,边坡冻结深度增大60%,冻结速率增大30%,融化速率增大200%。地下水热对流作用抑制土体冻结,加速土体融化,其中坡脚地下水出露边坡的冻融深度为地下水深埋边坡的63%,冻结速率为79%,融化速率增大1倍。川藏铁路新都桥地区季节性粗颗粒冻土边坡的冻结深度为1.0m,最大可达到1.9m。边坡不同位置的冻结深度不同,在坡肩处最高,坡脚处最低;进入融化期后,因冻结深度小及地下水热流作用,坡脚处最先融化。

土的冻工热模拟试验法

寒冷地区的结构物要求考虑抗冻设计，但实际运用的抗冻设计方法都还不太成熟。正因为如此，工程师才对冻融深度十分注目。现代有关冻融深度的计算公式都是基于付立叶热传导定律，从Ｓａａｋｈｕｆｚ—ｓｔｅｆａｎ公式推演出来的．土的热物理过程通常至为复杂，理论研究难于奏效，但可借助于模拟试验来解决。本文介绍和讨论的模拟试验法也是以Ｓ氏公式为基础的。冻结模型应与现场试验温度一致。模拟持续时间应根据时间比尺确定。模拟试验法所提供的数据确实可靠，有助于原型特征参数的计算，因而提高了设计可靠性，这一点单纯依靠数学推导是未曾达到过的。模拟试验还可避免原型计算过程中的错误。人工冻土的热模拟试验涉及到冻土器套简直径计算。一般冻土器（即融土器）环形截面的套简，在内外简之间形成一个环形腔。故应换算成等效直径以便计算时应用。

青藏公路沿线多年冻土与公路相互作用研究

为了研究多年冻土与公路相互作用和特征,青藏公路沿线建立了8个监测场地,监测内容包括天然状态下活动层厚度、沥青路面下季节冻融深度、多年冻土顶板温度和路基稳定性.研究结果表明,由于沥青路面具有强烈的吸热作用和较弱的蒸发过程,从而改变了地表能量平衡状态,使沥青路面下的季节冻融深度和多年冻土顶板温度变化均大于天然状态,并引起了融化下沉和冻胀等工程地质问题频繁发生,对路基稳定性产生严重影响.