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Processes and modes of permafrost degradation on the Qinghai-Tibet Plateau

Science china Earth sciences 2010年第11期53卷 150-158页

作者： wu jichun,sheng yu,wu qingbai & wen zhi state key laboratory of frozen soil engineering,Cold and Arid Regions Environmental and {3. Research Institute,chinese academy of sciences,lanzhou 73.000,china 1. state key laboratory of {3. {3. engineering Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute Chinese Academy of Sciences Lanzhou 730000 China

Climate warming must lead the mainly air temperature controlled permafrost to *** on the numerical simulation,the process of permafrost degradation can be divided into five stages,i.e.,starting stage,temperature rising stage,zero geothermal gradient stage,talic layers stage,and disappearing stage,according to the shape of ground temperature *** on the Qinghai-Tibet Plateau (QTP) is generally considered a relic from late Pleistocene,and has been degenerating as a whole during *** to spatial-temporal compensation,the present thermal state discrepancy of permafrost in different areas on the QTP may correspond with their degradation *** the QTP,permafrost in the high and middle mountains belongs to temperature rising stage,the permafrost thermal state is transiting from late rising temperature stage to zero geothermal gradient stage that is distributed in the *** that is in a zero gradient stage mainly appears in the high plateau and valley,whereas the transition from zero gradient stage to talic layers stage of permafrost is located in the vicinity of the lower limit of permafrost,and permafrost is disappearing from margin of perennially frozen *** are two modes of perennially frozen ground thawing,thawing from top to bottom and thawing from bottom to top *** the temperature rising stage,when the heat flux in the perennially frozen soil layer is less than that in the unfrozen soil underlying frozen soil layer,the geothermal flux is partly used to thaw the base of permafrost,and permafrost thaws from bottom to *** the decrease of thermal gradient in the perennially frozen ground,the heat that is used to thaw permafrost base increases,and geothermal heat will be entirely consumed to thaw the base of permafrost until the temperature gradient reaches zero thermal gradient *** the other hand,the disappearance of permafrost may be delayed by "thermal offset" and "seas

关键词： Qinghai-Tibet Plateau permafrost degradation process degradation stage degradation mode

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Permafrost distribution and temperature in the Elkon Horst, Russia

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Research in Cold and Arid Regions 2021年第2期13卷 107-122页

作者： Mikhail Zhelezniak qingbai wu Anatolii Kirillin zhi {3. Aleksandr zhirkov Vladimir zhizhin Melnikov Permafrost Institute SB RAS Yakutsk 677000Russia state key laboratory of {3. {3. engineering Northwest Institute of Eco-Environment and ResourcesCASLanzhouGansu 730000China

The Elkon Horst is a geological structure that consists of heterogeneous strata with highly variable geocryological and temperature conditions. Gaining accurate knowledge of permafrost distribution patterns within this structure is of both scientific and practical importance. In mountainous terrain, the ground thermal regime is controlled by both surface and subsurface conditions. Surface conditions include snow cover characteristics, the presence or absence of vegetation, vegetation density, etc.. In contrast, subsurface conditions involve rock lithology or petrography, density, quantity and depth of fissures, groundwater, etc.. This article examines ground thermal regimes in various geomorphological settings based on temperature measurement data from geotechnical boreholes. The occurrence and extent of permafrost were evaluated for the entire horst area using direct and indirect methods. The maximum permafrost thickness measured in the Elkon Horst is 3.0 m, and the estimated maximum is 450 m at higher elevations. Thermophysical properties were determined for the major rock types, and the geothermal heat flux was estimated for the study area. The thermal conductivities were found to vary from 1.47 to 4.20 W/(m·K), and the dry bulk densities to range between 2,23. kg/m~3.and 3.23. kg/m~3. The average geothermal heat flux was estimated to be 44 mW/m~2.

关键词： permafrost ground temperature geothermal heat flux thermal conductivity horst

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热管在青藏高原多年冻土区高速公路应用中的适用性评价

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中南大学学报（自然科学版） 2019年第6期50卷 1384-1391页

作者：孔森温智吴青柏王大雁中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学地球科学学院北京100049

为了研究多年冻土区高速公路热管路基的制冷效果及适用范围,建立热管路基水热计算模型,分析不同条件下的热管路基冻土人为上限深度和热稳定状态,并将路基高度、年平均气温、气温年较差3.因素形成组合进行热管的适用范围分析。研究结果... 详细信息

为了研究多年冻土区高速公路热管路基的制冷效果及适用范围,建立热管路基水热计算模型,分析不同条件下的热管路基冻土人为上限深度和热稳定状态,并将路基高度、年平均气温、气温年较差3.因素形成组合进行热管的适用范围分析。研究结果表明:对于气温年较差为12℃的冻土区,高度为4m的热管路基适用于年平均气温低于-5.5℃的区域,高度为3.的热管路基适用于年平均气温低于-5.8℃的区域;对于青藏高原大部分地区,在15a的运营期限内,高速公路热管路基具有一定的局限性,其服役期限内不能保持路基稳定性;但对于风火山地区,采用高度为3.的热管路基可以保证工程稳定性。

关键词：热管冷却效果路基高度年平均气温气温年较差

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退化性多年冻土地区公路路基地温和变形规律

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岩石力学与工程学报 2009年第7期28卷 1477-1483页

作者：温智盛煜马巍吴青柏房建宏黄波许安花李焕青中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 青海省公路科研勘测设计院青海西宁810008

青藏高原多年冻土地区公路路基地温、变形监测资料表明,在工程活动和气候变暖双重作用下,路基下多年冻土普遍存在着上限下降和地温升高等特征退化,从而产生了以融沉为主的公路路基病害。基于青藏公路唐南段和青康公路K3.9段路基地温和... 详细信息

青藏高原多年冻土地区公路路基地温、变形监测资料表明,在工程活动和气候变暖双重作用下,路基下多年冻土普遍存在着上限下降和地温升高等特征退化,从而产生了以融沉为主的公路路基病害。基于青藏公路唐南段和青康公路K3.9段路基地温和变形的现场监测资料,总结退化性多年冻土地区路基的两类典型变形——横向不均匀变形和横向均匀变形规律,并分析路基地温、变形特征及其相互关系。结果表明,多年冻土地区路基的稳定性,最终取决于路基下伏冻土的地温变化和含冰量状况,其温度状况和路基路面的变形紧密相关。对于横向不均匀变形路基,多年冻土地区路基温度场的不对称性导致路基下多年冻土人为上限在路基下差异巨大,土层冻融状态的不对称最终引发路面变形在横向上的差异。退化性多年冻土区横向变形不均匀路基全年以沉降变形为主,且左、右沉降量差异较大,易于诱发纵向裂缝病害。对于横向变形均匀路基,退化性多年冻土地区公路路基变形以下沉变形为主,绝大部分路段没有明显的冻胀变形过程或冻胀变形很小,基本表现为年际的均匀沉降变形。横向变形均匀路基横向上变形比较均匀,年变形量相差不大,路基变形对路基稳定性和路面的影响较小。由于沿路基走向工程地质条件的差异,可能会形成局部沉降或波浪沉降变形病害。

关键词：土力学路基地温变形退化性多年冻土

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北极多年冻土区埋地输气管道周边温度场数值分析

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地球科学进展 2021年第1期36卷 69-82页

作者：李欣泽金会军吴青柏魏彦京温智中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 中石化石油工程设计有限公司山东东营257000 东北林业大学土木工程学院与寒区科学与工程研究院黑龙江哈尔滨150000 中国建筑东北设计研究院有限公司沈阳110006

以北极规划输气管道工程为依托,建立埋地管道与冻土热交换相互作用数值计算模型,探究了埋地管道在连续多年冻土区、非连续多年冻土区和季节冻土区内,按照不同操作温度(5、-1和-5℃)运行情况下管道周围冻土温度演化过程。计算结果表明:... 详细信息

以北极规划输气管道工程为依托,建立埋地管道与冻土热交换相互作用数值计算模型,探究了埋地管道在连续多年冻土区、非连续多年冻土区和季节冻土区内,按照不同操作温度(5、-1和-5℃)运行情况下管道周围冻土温度演化过程。计算结果表明:同一区域不同管温对冻土上限值影响差异较大,尤其是在非连续多年冻土区,无论管道是正温输送还是负温输送,由于管道的运营,极大地影响了冻土上限值。5℃正温管道将导致冻土上限下降1~3.管径;-1℃和-5℃负温管道将有助于提高冻土人为上限。建议在连续多年冻土区管道采用-1℃输送温度;在非连续多年冻土区冬季采用-1℃输送温度,夏季可以是正温,接近环境大气温度,但全年输气平均温度要小于0℃;在季节冻土区,若按照负温输送,反而容易引起管基土冻胀,建议输气温度不作特别控制,与温带地区管道类似,正温输送。希望能够为北极多年冻土区天然气管道建设提供新的思路。

关键词：多年冻土输气管道管土换热数值模拟冷却输送工艺

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青藏高原北麓河地区原状多年冻土导热系数的试验研究

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冰川冻土 2005年第2期27卷 182-187页

作者：温智盛煜马巍邓友生吴基春中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000

取自青藏高原北麓河试验段的原状冻土, 利用 QL 3. 热物性分析仪测定原状冻土的导热系数. 结果表明: 原状冻土和重塑土的导热系数变化规律存在着较大差别. 对于浅部冻土层, 气体体积含量和含冰量是影响原状冻土导热系数的控制因素; 而... 详细信息

取自青藏高原北麓河试验段的原状冻土, 利用 QL 3. 热物性分析仪测定原状冻土的导热系数. 结果表明: 原状冻土和重塑土的导热系数变化规律存在着较大差别. 对于浅部冻土层, 气体体积含量和含冰量是影响原状冻土导热系数的控制因素; 而对于地下冰层, 冰是控制其导热系数的最重要因素, 气体体积含量的大小也对其导热系数有影响. 对于深部强全风化泥岩, 气体体积含量控制着它的导热系数的大小.

关键词：多年冻土北麓河青藏高原导热系数

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保温材料在青藏铁路路基工程中应用的数值分析(英文)

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冰川冻土 2004年第S1期26卷 83-89页

作者：温智盛煜马巍齐吉琳吴基春 state key laboratory of {3. {3. engineering CAREERI CAS Lanzhou Gansu 730000China

In many cases, preventing permafrost from further thaw due to human activities might be the first choice for embankment design in permafrost regions. 2-D finite element analysis was conducted in this paper, in which phase change was taken into consideration to simulate the thermal regime of the Qinghai-Tibetan Railway with Expandable Polystyrene (EPS). Based on the predicted maximum thaw depth in the following 50 year, the best position for insulation was presented and the relationship between the thickness of insulation and the height of embankment was analyzed. Besides, the applicable range of insulation in embankment engineering of the Qinghai-Tibetan Railway in terms of Mean Annual Air Temperature (MAAT) was suggested and the influence of geothermal field of permafrost on the applicable range of the insulation was discussed.

关键词： permafrost insulation Qinghai-Tibetan Railway numerical studies

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多年冻土地区铁路路堤北坡和南坡热状况差异分析(英文)

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冰川冻土 2004年第S1期26卷 161-165页

作者：盛煜温智张明义吴吉春 state key laboratory of {3. {3. engineering CAREERI CAS Lanzhou Gansu 730000 China

Based on the observationaldata at Beiluhe test site of Qinghai-Tibetan Railway, the difference ofthermal state between south faced and north faced slope was analyzed. The results indicated that the mean annualground temperature at the depth of 0.5m on south faced slopewashigher than that on north faced slope by over 3.℃. The higher temperature on south faced slope was greatly attributed tothehigh temperature during winter time. This kind of difference in thermal state may result in asymmetric thermal regime in embankment as well as in underlying soil. As a result, theunevenly transverse deformation mayappear.

关键词： embankment temperature south faced slope north faced slope

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