青藏高原多年冻土退化及其对高温冻土路基的影响

摘要

随着全球气候的变暖，多年冻土退化对生态环境和寒区工程都会产生很大的影响。在不同地区由于主导因素不同，多年冻土对气候的响应也不同。在青藏高原，多年冻土分布具有三向地带性，其中主要影响因素依次为海拔高度、纬度、经度。此外，多年冻土退化还受其它局地因素的影响，不同类型冻土的退化方式不一样。在气候变化相同的情况下，地表植被，表层岩性和含水量都对冻土退化的速度有重要的影响。
　　 本论文通过野外观测试验，对影响多年冻土退化的主要因素进行了分析，并对不同影响因素对冻土退化的影响进行了模拟分析。地表植被通过对地表辐射平衡和水分的作用影响着活动层热交换过程。研究结果表明，随着多年冻土的退化，活动层厚度、地表植被、活动层含水量分布三者之间相互作用，共同影响着冻土退化。在多年冻土退化的模拟分析中，热边界条显得尤为重要。考虑到全球气候变化的趋势，需要给定一个年升温率，但是对于青藏高原特殊的地理气候条件，必须进一步考虑年升温特点。在过去的40多年里，青藏高原升温主要在冬夏季，且升温趋势不同。而多年冻土对气候变化非常敏感，不同季节的升温对多年冻土退化有很大的影响。因此，本文在考虑到年平均升温率的同时，还考虑了季节变化趋势的差异。由于振幅的变化与活动层的厚度密切相关，而活动层的厚度影响着通过多年冻土上限的热流量。模拟结果表明，原来的升温模式下，冻土退化弱一些。
　　 在青藏高原多年冻土退化过程中，由于高温冻土的敏感性，此类路基会出现较多次生病害。本文通过对两类高温冻土路基在多年冻土退化过程中温度场的变化的模拟分析，得到了两类完全不同的温度场分布特征，同时其产生的次生病害机理进行了探讨。对于高温冻土区在50年内，普通冻土路基在前20年主要表现为冻土升温，上限呈现缓慢下降，随后以一定速率快速下降。因此，对于此类路基表现为热稳定较差，从而造成路基不均匀沉陷。积极保护冻土措施的路基，由于此类措施在整体上将会抬高路基下冻土上限或者维持不变，使路基在设计的年限内温度场变化不大，从而确保路基的热稳定性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1多年冻土退化研究现状

1.2研究背景和意义

1.3论文设计及要解决的问题

第2章多年冻土退化的影响因素分析

2.1全球多年冻土退化的差异表现

2.2青藏高原多年冻土退化的影响因素

2.2.1内在因素分析

2.2.2外在因素分析

第3章多年冻土退化过程中活动层变化

3.1观测试验分析

3.1.1站点介绍

3.1.2地表辐射平衡分析

3.1.3大气和表层温度关系

3.2活动层含水量分布在冻土退化过程中的特征及其对活动层影响

3.2.1不同地表条件下活动层含水量分布特征

3.2.2不同厚度活动层含水量分布特征

3.2.3活动层含水量分布变化对冻土退化的影响

3.3数值模型及模拟分析

3.3.1冻土热状况数学物理模型

3.3.2边界条件

3.3.3多年冻土退化过程中活动层的变化特征模拟分析

3.4本章小结

第4章多年冻土退化过程中高温冻土路基稳定性响应分析

4.1高温冻土路基热稳定性模型

4.1.1模型计算区域及土体热物参数

4.1.2初始条件和边界条件

4.2普通路基温度场在退化过程中的响应分析

4.2.1不稳定型冻土退化过程中不同路面的温度场变化

4.2.2稳定型冻土退化过程中不同路面的温度场变化

4.2.3温度场变化特征分析

4.3采取保护冻土措施的路基温度场在退化过程中的响应分析

4.3.1模型建立

4.3.2退化过程中温度场特征

4.4本章小结

第5章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

个人简介

致谢