基于双参数弹性地基梁理论的梯形渠道冻胀力学模型

为克服已有梯形渠道弹性地基梁模型未考虑土体连续性及需要预先假定切向冻结力分布的不足，该研究在Winkler模型的基础上，用土弹簧的伸缩来描述法向冻胀力与法向冻结力，引入剪切层和接触界面层构建了梯形渠道双参数冻土地基梁模型。通过引入剪切层考虑土弹簧间的相互作用，引入接触界面层把切向冻结力计算纳入模型中一体化求解。以甘肃省靖会总干渠梯形渠道为例，计算了衬砌板法向冻胀位移，并将计算值与Winkler模型、有限元法计算结果及试验值进行对比分析，最后对衬砌板各点切向位移及切向冻结力分布进行计算。结果表明：本文模型计算值与Winkler模型、有限元法计算结果的总体变化趋势一致，且关键点上与试验值更加符合，当剪切系数g=0时双参数模型则退化为Winkler模型，验证了模型合理性；衬砌板各点切向位移及切向冻结力呈非线性分布，且随切向刚度增大，各点切向位移总体呈减小趋势，与实际相符。本研究可为梯形渠道抗冻胀设计提供参考。     

采用冻土坨杯苗造林及效益分析

为啃下我国北方寒旱区困难立地造林保活这块“硬骨头”,总结“冻土坨杯苗造林技术”,介绍研究的立项背景、关键技术内容、主要创新点、与国内外同类技术之比较、应用情况和效益分析等作出扼要介绍，旨在为进一步的技术推广奠定基础。     

山西季节性冻土的时空变化特征及对气候变暖的响应

山西省季节性冻土变化的研究，对于揭示气候变暖背景下，黄土高原季节性冻土融冻对气候变化的响应以及由冻土变化引起土地退化直接影响农业生产、农田水利基本建设及道路施工等具有重要应用价值。利用山西省1981—2018年108个国家气象观测站冻土资料，研究了山西省冻土分布的时空演变规律，主要分析了山西省地面冻结日期、解冻日期、冻结日数、年最大冻土深度的时空分布特征，分析了山西省年最大冻土深度的年际及年代际变化特征，同时也分析了以上各要素对气候变暖的响应。结果发现：山西北部冻结最早从9月开始，冬末春初冻结的面积和深度达到最大，最晚5月冻土消退；1981—2018年，地面冻结日期全省大部地区呈现不同程度推迟的态势；地面解冻日期呈不同程度提前的趋势，地面冻结日数相应减少；年最大冻土深度由北到南逐渐减小，中部和南部年最大冻土深度呈减小趋势，北部部分地区呈现增大趋势，增大可能与山西北部冬季气候向暖湿型转变有关。气温变暖的背景下，冬季降水、0 cm地温与年最大冻土深度有着较为复杂的响应关系，年最大冻土深度在冬季降水偏多的背景下与0 cm地温有较显著的负相关，最大冻土深度的减小趋势是对年平均气温升高的直接响应...     

高地下水位冻土区抛物线形渠道冻胀力学分析

考虑渠道断面各截面地下水位以及局部几何特性逐点不同的特殊性并结合Winkler假设,提出了高地下水位冻土区抛物线形渠道衬砌法向冻胀力与切向冻结力计算方法及截面内力计算公式.考虑曲梁曲率影响提出基于曲梁理论的截面正应力计算方法及抗裂验算公式.以河北某抛物线形渠道为例,分析衬砌截面轴力、弯矩及应力分布规律.结果表明:轴力自渠顶向渠底中部逐渐增大且均为压力;衬砌板主要在负弯矩作用下凸向内侧,仅在临近渠底时由负变正转而凸向外侧;由于存在拱效应,各截面均以压应力为主,仅渠坡中下部内侧及渠底中部附近外侧出现拉应力从而易导致开裂.分别应用直梁理论和曲梁理论计算衬砌板截面应力并进行对比分析.发现渠底中心附近曲率较大处两者相对误差可达11.78%,且直梁理论的计算结果量值偏小、安全性低,应当基于曲梁理论进行应力分析更加合理.     

大兴安岭地区的冻土热状态模拟

在大兴安岭地区内沿北向南设置4个试验点(二十四站、塔尔根、临海、古源),应用库得里亚采夫(Kudryavtsev)模型(平衡模型)、一维瞬态传热的数值模型(物理模型)对研究区多年冻土活动层厚度与热状态进行模拟；对比实测地温与模型模拟地温，检验模型模拟精度；依据模拟精度、计算成本，比较2种模型的实际应用价值。结果表明：一维瞬态传热数值模型计算精度为0.14～0.18 m,但其计算成本较高；库得里亚采夫模型计算精度为0.19～3.00 m,但计算成本较低，基本能满足工程计算需求，具有较好的实际应用价值。     

融沉位移作用下X65管道的应变响应

冻胀融沉引起的土壤位移会对埋地管道的结构安全造成重大威胁。基于非线性有限元程序ABAQUS，采用INP编程语言建立融沉位移作用下管道应力应变响应的参数化数值求解模型，并试验验证了模型的准确性。通过影响因素分析，探究了管道的应变分布特性。结果表明：对于穿越多冰冻土区的X65管道，在融沉区宽度较小的情况下，管道内最大轴向应变位于融沉区中心，管道拉应变大于压应变，整体受拉；当融沉宽度大于60 m时，管道随地表一同融沉，管道最大应变体现为弯曲应变，最大应变位于融沉区边缘，融沉区宽度增加不会对管道应变产生明显影响。因此，在冻土融沉区地灾监测中应重点识别融沉区范围，对于小范围融沉，需要对融沉区中心和边缘应变状态加以监控；对于60 m以上融沉区，则需要对融沉区边缘加以监控。（图9，参23）     

辽西季节性冻土特征及融化过程对气候变化的响应

为了开展地温监测和冻土融化深度预报业务,利用辽宁西部气象观测资料,运用相关系数和线性回归等方法,分析冻土变化特征、冻土融化过程,以及气象要素对冻土深度变化的影响,并建立其地温与气温、冻土融化过程与正积温相关模型.结果表明,辽宁西部稳定冻土期在11月中旬至翌年3月下旬,冻土最大深度呈逐年变浅趋势,倾向率为-5.4 cm/10 a;结冻日期推后,倾向率为2.0 d/10 a;化通日期提前,倾向率为-1.5 d/10 a;冻土融化期在3月中旬至4月上旬,冻土融化速率在3.1～4.0 cm/d.冻土最大深度与气温、地面温度及降水量显著相关.11月至翌年2月气温每升高1℃冻土最大深度变浅5.7 cm.气温与地温、正积温与冻土融化深度具有显著的线性关系;其中,气温与10 cm地温线性方程历史回代拟合率在96％以上;正积温与冻土融化深度线性方程历史回代拟合率在94％以上.线性方程可作为模型预测预报春季地温、冻土融化深度.