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冰凍圈工程學 版權信息
- ISBN：9787030738684
- 條形碼：9787030738684 ; 978-7-03-073868-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
冰凍圈工程學 內容簡介
地球上水體以固態(tài)形式存在的負溫圈層構成了冰凍圈，以冰川、冰蓋、海冰、凍土、積雪、河冰、湖冰和固態(tài)降水組成。隨著學科發(fā)展和分化、融合，冰凍圈研究形成了獨具體系的研究格局，為此，我們以冰凍圈物理、冰凍圈化學、冰凍圈生物、冰凍圈與其它圈層相互作用以及冰凍圈區(qū)可持續(xù)發(fā)展為核心內容，編寫了我國**部系統(tǒng)介紹冰凍圈科學體系的教科書，這也是國際上率先在該領域系統(tǒng)成書。該書對冰凍圈科學的有關問題進行了較系統(tǒng)的論述。
冰凍圈工程學 目錄
目錄
叢書總序
叢書自序
前言
第1章 緒論 1
1.1 冰凍圈工程學與冰凍圈科學 1
1.1.1 冰凍圈工程學與冰凍圈科學的關系 1
1.1.2 冰凍圈工程學及其任務 2
1.2 冰凍圈工程學研究意義 3
1.3 冰凍圈工程學研究內容 5
1.4 冰凍圈工程學的發(fā)展現狀 7
1.4.1 凍土工程 7
1.4.2 冰川與積雪工程 9
1.4.3 河湖（水庫）冰工程 10
1.4.4 海冰工程 11
1.5 冰凍圈工程學的發(fā)展趨勢 12
思考題 13
第2章 冰凍圈工程學研究方法 14
2.1 地質勘測與野外觀測 14
2.1.1 地球物理方法 14
2.1.2 鉆探與坑探 17
2.1.3 海上船舶和飛行器走航與遙感觀測 18
2.1.4 冰面觀測與測量 18
2.1.5 工程安全運營觀測 20
2.2 室內實驗與分析 22
2.2.1 冰雪凍土與工程材料的工程性質參數 22
2.2.2 冰雪凍土與工程結構作用過程物理模擬 25
2.3 遙感與地理信息 27
2.3.1 遙感與地理信息在重大工程選址與選線中的應用 27
2.3.2 InSAR在冰凍圈工程地表形變監(jiān)測中的應用 28
2.4 數值模擬 29
2.4.1 凍土工程行為模擬 29
2.4.2 冰區(qū)航行船舶和固定結構物抗冰能力數值模擬 33
2.4.3 冰區(qū)航行固定結構物抗冰能力數值模擬 34
思考題 35
第3章 冰凍圈環(huán)境與工程 36
3.1 冰川對工程的影響 36
3.1.1 冰川分布及特征 36
3.1.2 冰川災害對工程的影響 38
3.2 積雪對工程的影響 39
3.2.1 積雪分布及特征 39
3.2.2 積雪災害對工程的影響 41
3.3 凍土對工程的影響 43
3.3.1 凍土分布及特征 43
3.3.2 凍土與工程的相互作用 45
3.4 河湖冰對工程的影響 48
3.4.1 河湖冰特征及變化 48
3.4.2 河湖冰與工程的相互作用 48
3.5 海冰對工程的影響 48
3.5.1 海冰特征及其變化 48
3.5.2 海冰與工程的相互作用 50
思考題 52
第4章 冰凍圈要素的力學性質 53
4.1 冰、雪力學性質 53
4.1.1 冰的力學性質 53
4.1.2 積雪的力學性質 54
4.2 凍土力學性質 55
4.2.1 凍土強度 55
4.2.2 凍土變形 62
4.3 海冰工程力學性質 65
4.4 河湖（水庫）冰工程力學性質 67
思考題 71
第5章 冰凍圈工程安全保障技術 72
5.1 冰川、積雪災害防治技術 72
5.1.1 冰川、積雪災害形成及特點 72
5.1.2 冰川積雪災害防治原則 74
5.1.3 冰川、積雪災害防治措施 76
5.2 凍土工程安全保障技術 79
5.2.1 凍融災害形成及特點 79
5.2.2 凍土工程設計原則 83
5.2.3 凍土工程安全保障措施 85
5.3 河湖（水庫）冰災害防治技術 88
5.3.1 河湖（水庫）冰災害形成及其特點 88
5.3.2 河湖（水庫）冰災害防治原則 89
5.3.3 河湖（水庫）冰災害防治措施 89
5.4 海冰工程安全保障技術 89
5.4.1 海冰工程災害形成及其特點 89
5.4.2 海冰工程安全保障設計原則 91
5.4.3 海冰工程安全保障措施 92
思考題 92
第6章 冰凍圈變化與工程服役性 93
6.1 冰川、積雪變化與工程服役性 93
6.1.1 氣候變化下冰川、積雪變化特征及其趨勢 93
6.1.2 冰川、積雪變化對工程服役性的影響 95
6.2 凍土變化與工程服役性 96
6.2.1 氣候變化下凍土變化特征及其趨勢 96
6.2.2 凍土變化與工程服役性 98
6.3 河湖（水庫）冰變化與工程服役性 99
6.3.1 氣候變化下河湖（水庫）冰變化特征及趨勢 99
6.3.2 河湖（水庫）冰變化對工程服役性的影響 100
6.4 海冰變化與工程服役性 100
6.4.1 氣候變化下海冰變化特征及趨勢 100
6.4.2 海冰變化對工程服役性的影響 101
思考題 101
第7章 冰凍圈重大工程案例 102
7.1 公路工程 102
7.1.1 公路工程的特點 102
7.1.2 北極地區(qū)公路工程 103
7.1.3 青藏公路 104
7.2 鐵路工程 107
7.2.1 鐵路工程的特點 107
7.2.2 青藏鐵路 107
7.2.3 貝阿鐵路 109
7.3 輸油管道的工程 112
7.3.1 輸油管道工程的特點 112
7.3.2 阿拉斯加輸油管道 113
7.3.3 中俄輸油管道 116
7.4 海洋（冰）工程 119
7.4.1 海冰工程的特點 119
7.4.2 北極運輸保障 120
7.4.3 我國渤海工程 122
7.5 輸電線路工程 124
7.5.1 輸電線路工程的特點 124
7.5.2 青藏直流聯(lián)網工程 126
7.5.3 其他國家冰凍圈作用區(qū)輸電線路工程 130
參考文獻 135
叢書總序
叢書自序
前言
第1章 緒論 1
1.1 冰凍圈工程學與冰凍圈科學 1
1.1.1 冰凍圈工程學與冰凍圈科學的關系 1
1.1.2 冰凍圈工程學及其任務 2
1.2 冰凍圈工程學研究意義 3
1.3 冰凍圈工程學研究內容 5
1.4 冰凍圈工程學的發(fā)展現狀 7
1.4.1 凍土工程 7
1.4.2 冰川與積雪工程 9
1.4.3 河湖（水庫）冰工程 10
1.4.4 海冰工程 11
1.5 冰凍圈工程學的發(fā)展趨勢 12
思考題 13
第2章 冰凍圈工程學研究方法 14
2.1 地質勘測與野外觀測 14
2.1.1 地球物理方法 14
2.1.2 鉆探與坑探 17
2.1.3 海上船舶和飛行器走航與遙感觀測 18
2.1.4 冰面觀測與測量 18
2.1.5 工程安全運營觀測 20
2.2 室內實驗與分析 22
2.2.1 冰雪凍土與工程材料的工程性質參數 22
2.2.2 冰雪凍土與工程結構作用過程物理模擬 25
2.3 遙感與地理信息 27
2.3.1 遙感與地理信息在重大工程選址與選線中的應用 27
2.3.2 InSAR在冰凍圈工程地表形變監(jiān)測中的應用 28
2.4 數值模擬 29
2.4.1 凍土工程行為模擬 29
2.4.2 冰區(qū)航行船舶和固定結構物抗冰能力數值模擬 33
2.4.3 冰區(qū)航行固定結構物抗冰能力數值模擬 34
思考題 35
第3章 冰凍圈環(huán)境與工程 36
3.1 冰川對工程的影響 36
3.1.1 冰川分布及特征 36
3.1.2 冰川災害對工程的影響 38
3.2 積雪對工程的影響 39
3.2.1 積雪分布及特征 39
3.2.2 積雪災害對工程的影響 41
3.3 凍土對工程的影響 43
3.3.1 凍土分布及特征 43
3.3.2 凍土與工程的相互作用 45
3.4 河湖冰對工程的影響 48
3.4.1 河湖冰特征及變化 48
3.4.2 河湖冰與工程的相互作用 48
3.5 海冰對工程的影響 48
3.5.1 海冰特征及其變化 48
3.5.2 海冰與工程的相互作用 50
思考題 52
第4章 冰凍圈要素的力學性質 53
4.1 冰、雪力學性質 53
4.1.1 冰的力學性質 53
4.1.2 積雪的力學性質 54
4.2 凍土力學性質 55
4.2.1 凍土強度 55
4.2.2 凍土變形 62
4.3 海冰工程力學性質 65
4.4 河湖（水庫）冰工程力學性質 67
思考題 71
第5章 冰凍圈工程安全保障技術 72
5.1 冰川、積雪災害防治技術 72
5.1.1 冰川、積雪災害形成及特點 72
5.1.2 冰川積雪災害防治原則 74
5.1.3 冰川、積雪災害防治措施 76
5.2 凍土工程安全保障技術 79
5.2.1 凍融災害形成及特點 79
5.2.2 凍土工程設計原則 83
5.2.3 凍土工程安全保障措施 85
5.3 河湖（水庫）冰災害防治技術 88
5.3.1 河湖（水庫）冰災害形成及其特點 88
5.3.2 河湖（水庫）冰災害防治原則 89
5.3.3 河湖（水庫）冰災害防治措施 89
5.4 海冰工程安全保障技術 89
5.4.1 海冰工程災害形成及其特點 89
5.4.2 海冰工程安全保障設計原則 91
5.4.3 海冰工程安全保障措施 92
思考題 92
第6章 冰凍圈變化與工程服役性 93
6.1 冰川、積雪變化與工程服役性 93
6.1.1 氣候變化下冰川、積雪變化特征及其趨勢 93
6.1.2 冰川、積雪變化對工程服役性的影響 95
6.2 凍土變化與工程服役性 96
6.2.1 氣候變化下凍土變化特征及其趨勢 96
6.2.2 凍土變化與工程服役性 98
6.3 河湖（水庫）冰變化與工程服役性 99
6.3.1 氣候變化下河湖（水庫）冰變化特征及趨勢 99
6.3.2 河湖（水庫）冰變化對工程服役性的影響 100
6.4 海冰變化與工程服役性 100
6.4.1 氣候變化下海冰變化特征及趨勢 100
6.4.2 海冰變化對工程服役性的影響 101
思考題 101
第7章 冰凍圈重大工程案例 102
7.1 公路工程 102
7.1.1 公路工程的特點 102
7.1.2 北極地區(qū)公路工程 103
7.1.3 青藏公路 104
7.2 鐵路工程 107
7.2.1 鐵路工程的特點 107
7.2.2 青藏鐵路 107
7.2.3 貝阿鐵路 109
7.3 輸油管道的工程 112
7.3.1 輸油管道工程的特點 112
7.3.2 阿拉斯加輸油管道 113
7.3.3 中俄輸油管道 116
7.4 海洋（冰）工程 119
7.4.1 海冰工程的特點 119
7.4.2 北極運輸保障 120
7.4.3 我國渤海工程 122
7.5 輸電線路工程 124
7.5.1 輸電線路工程的特點 124
7.5.2 青藏直流聯(lián)網工程 126
7.5.3 其他國家冰凍圈作用區(qū)輸電線路工程 130
參考文獻 135
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冰凍圈工程學 節(jié)選
第1章緒論 本章主要介紹冰凍圈工程學的研究對象、研究任務、研究意義、研究內容、與冰凍圈科學的關系，以及冰凍圈工程學的發(fā)展現狀和發(fā)展趨勢，可以使學生全面了解學習冰凍圈各要素與工程之間相互作用的一般性原理，更關注冰凍圈工程的應用基礎理論和工程實踐原理。 1.1冰凍圈工程學與冰凍圈科學1.1.1冰凍圈工程學與冰凍圈科學的關系 冰凍圈工程學是研究冰凍圈要素（冰川、凍土、積雪和河湖海冰）與工程構筑物之間相互作用關系的一門學科，主要涉及力學和熱力學作用的影響。冰凍圈科學是冰凍圈工程學的理論基礎，對冰凍圈工程學起到了重要的基礎理論支撐作用。在冰凍圈諸要素中，冰川和積雪主要以災害的形式對工程構筑物安全運營和工程服役性產生影響，冰川和積雪災害的發(fā)生與規(guī)模決定了其對工程構筑物破壞的影響程度及工程服役功能的發(fā)揮。凍土作為承載上部工程構筑物的地基土，其物理力學和工程性質對工程構筑物的服役性和安全運營具有重要作用和影響，同時凍融災害對工程構筑物產生重要的影響。河湖冰可作為冬季臨時的物質運輸通道，且河湖（水庫）冰直接作用于工程構筑物，對工程構筑物，特別是水利工程構筑物將產生直接影響。因此，從保障工程安全視角研究冰凍圈諸要素影響、工程安全保障技術和工程服役性是冰凍圈工程學關注的重點。 冰凍圈科學是研究自然背景條件下，冰凍圈各要素形成、演化過程與內在機理，冰凍圈與氣候系統(tǒng)其他圈層相互作用，以及冰凍圈變化的影響和適應的新興交叉學科（秦大河等，2017）。冰凍圈科學的目的是認識自然規(guī)律，服務人類社會，促進可持續(xù)發(fā)展。作為冰凍圈科學服務于人類社會、促進可持續(xù)發(fā)展的重要學科，冰凍圈工程學與冰凍圈科學密不可分。在冰凍圈科學體系中，冰凍圈工程學處于與其他圈層之間相互作用及影響和適應，特別是工程活動對冰凍圈各要素的相互影響機理和適應途徑這個層面上。從冰凍圈與可持續(xù)發(fā)展的關系視角來看，冰凍圈工程被定位在冰凍圈的服務功能及其價值評估方面（Qinetal.，2018）。但是，寒區(qū)工程需要同時面對寒區(qū)社會和經濟的發(fā)展途徑選擇、冰凍圈變化所產生的災害對工程建筑物的影響和冰凍圈變化，特別是多年凍土變化對工程構筑物安全運營所產生的重要影響。從冰凍圈科學學科分支結構來看（秦大河等，2017），冰凍圈工程學與冰凍圈適應和可持續(xù)發(fā)展相對應，即冰凍圈科學研究服務于人類社會經濟發(fā)展。在研究冰凍圈工程學時，冰凍圈要素形成規(guī)律和變化過程是理解冰凍圈工程學的學科基礎，同時關注冰凍圈變化及其影響，采取相應的工程安全保障技術可以適應這種變化和影響，從而維護工程服役功能。例如，陸地冰凍圈*廣泛分布的凍土是承載工程的地質體，需要掌握凍土形成規(guī)律、變化過程和工程性質，研究多年凍土變化后所產生的凍融災害和工程性質變化對工程穩(wěn)定性的影響，同時關注工程服役功能對經濟社會發(fā)展的影響。 對冰凍圈諸要素的認識和研究是伴隨著冰凍圈區(qū)域工程建設開始的，冰凍圈工程學研究可能早于冰凍圈諸要素分支學科，社會經濟發(fā)展可以使冰凍圈工程學得以迅速發(fā)展和壯大。北極蘊藏著豐富的石油、天然氣和礦產資源，開發(fā)能源和礦產資源時，需要研究多年凍土和海冰對工程構筑物的影響，冰凍圈工程學早期逐漸形成了凍土工程學和海冰工程學。大量的寒區(qū)道路工程受到積雪的影響，可以關注并采取一些工程措施來防治風吹雪（又叫風雪流，簡稱吹雪）對道路工程服役功能的影響。隨著冰凍圈研究的深入發(fā)展以及氣候變化對冰凍圈逐漸顯著的影響，冰凍圈災害對各種工程構筑物的影響和破壞受到了廣泛的關注，在冰凍圈影響區(qū)域，基礎設施建設已經不能從傳統(tǒng)單一的冰凍圈要素的過程和變化來理解其影響和破壞，而需要從冰凍圈科學整體的視角來研究工程穩(wěn)定性問題。因此，從傳統(tǒng)意義上講，凍土工程學和海冰工程學成為冰凍圈工程學重要的分支學科。但隨著氣候變化影響，從冰凍圈災害風險、氣候變化適應性和社會可持續(xù)發(fā)展角度來看，冰凍圈工程學是一門全新的學科。因此，從某種意義上來說，冰凍圈工程學是一門既傳統(tǒng)又新興的多學科交叉的學科。 1.1.2冰凍圈工程學及其任務 冰凍圈工程學是研究冰凍圈各要素（冰川、凍土、積雪和河湖海冰）與各類工程之間相互作用關系的科學，是冰凍圈科學的一個分支。冰凍圈工程學屬于工程科學的研究范疇，但也有別于冰凍圈科學的純基礎研究，是冰凍圈工程與冰凍圈科學及其他學科高度融合的研究。冰凍圈工程學有兩層含義：①研究與冰凍圈區(qū)域內工程建設有關的工程地質條件適宜性、工程設計原則和工程技術方法，保證工程建筑物安全施工和運行，這是冰凍圈工程學研究的主要內容；②研究工程建設對冰凍圈諸要素環(huán)境的相互影響，保證冰凍圈諸要素環(huán)境不會因工程建設帶來較大的負面影響，確保工程建設在社會可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮重要的作用，這是冰凍圈工程學在氣候變化和可持續(xù)發(fā)展中必須考慮的內容。 冰凍圈諸要素對氣候、環(huán)境和社會經濟活動響應具有敏感性，需要把工程、冰凍圈諸要素、氣候、環(huán)境和社會經濟活動作為一個整體加以系統(tǒng)研究。因此，冰凍圈工程學，除研究巖土類型及其工程性質、地質結構和構造、天然地應力、地下水條件、地貌條件、地質作用和現象、天然建筑材料等傳統(tǒng)的工程地質條件的七大方面外，還需要特別研究冰凍圈諸要素的特征、分布規(guī)律、變化過程、地貌條件，以及冰凍圈環(huán)境與災害等。這些基礎工程地質條件，特別是冰凍圈諸要素與工程有關的工程適宜性條件，對于冰凍圈影響區(qū)域的工程建設來說是至關重要的，也是冰凍圈影響區(qū)域工程建設的核心和應用基礎。只有搞清楚冰凍圈影響區(qū)域對工程影響的地質條件，才能夠準確把握各類工程的設計原則、設計方法和工程技術措施，保證工程建筑物安全施工和運行。 氣候變化、環(huán)境演變和人類社會經濟活動強度等均對冰凍圈諸要素有較強的熱影響，特別是對承載工程的多年凍土會產生強烈的熱影響，從而引起多年凍土退化、地下冰融化，造成地表融化下沉等，進而造成工程構筑物失穩(wěn)和破壞。同時，氣候變化、環(huán)境演變和人類社會經濟活動也極易引起冰凍圈災害，如冰川消融洪水、冰（磧）湖潰決、融雪徑流、風吹雪等，從而導致影響區(qū)域內工程構筑物的破壞和服役功能喪失，造成極大的生命財產安全損失。冬季河湖（水庫）冰可作為臨時物質的運輸通道，隨著氣候變暖，運輸通道的可利用時間大大縮短。冰凍圈諸要素與工程穩(wěn)定性關系極為密切，冰凍圈諸要素變化及其所誘發(fā)的災害直接或間接地影響和破壞工程服役功能。因此，我們需要對冰凍圈諸要素的變化和所誘發(fā)的災害有較為準確的預判，充分估計冰凍圈諸要素的變化，為冰凍圈災害防治技術提供科學依據。 綜上所述，冰凍圈工程學研究的主要任務如下：①通過地質勘測、野外監(jiān)測和數值模擬等方法，研究冰凍圈諸要素分布特征和變化過程與工程穩(wěn)定性和工程服役性相互作用關系，并預測冰凍圈諸要素對工程穩(wěn)定性的影響趨勢；②研究人類活動對冰凍圈諸要素環(huán)境的影響及其誘發(fā)的冰凍圈災害，提出保障工程安全運營的工程設計原則、設計參數、工程技術措施和災害防治技術以及冰凍圈環(huán)境保護對策；③研究氣候和環(huán)境變化影響下工程服役性及其對社會經濟的影響，提出氣候變化影響下冰凍圈影響區(qū)域的工程建設規(guī)模和強度、工程的適應性技術和措施，提升冰凍圈工程服役功能。 1.2冰凍圈工程學研究意義 廣闊的冰凍圈區(qū)域蘊藏著豐富的石油、天然氣和礦產資源，能源和資源開發(fā)利用需要基礎設施建設先行。冰凍圈工程學研究作為其重要保障，將*大限度地保證冰凍圈區(qū)域工程服役功能提高與工程基礎設施的建設和安全運營。隨著冰凍圈區(qū)域社會經濟發(fā)展，重大工程建設和寒區(qū)經濟開發(fā)強度不斷增強，與適應冰凍圈各要素變化過程的技術措施發(fā)展緩慢形成矛盾。冰凍圈快速變化引起的介質異常行為特征極易誘發(fā)災害，冰凍圈已成為重大工程安全的致災因子和重要的災害策源地。特別是氣候變暖造成的冰川洪水、冰川湖（簡稱冰湖）潰決洪水、凍土融化、融雪洪水、河冰冰頊與冰塞等，嚴重威脅冰凍圈區(qū)重大工程安全，對冰凍圈區(qū)域經濟和可持續(xù)發(fā)展產生重要影響。因此，研究冰凍圈工程對冰凍圈區(qū)域內經濟和社會可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論意義與現實意義。 西部大開發(fā)、東北振興戰(zhàn)略實施地區(qū)和“一帶一路”倡議沿線地區(qū)全部位于快速變化的冰凍圈諸要素的分布區(qū)域，這些區(qū)域也是我國冰川、凍土、積雪、河湖海冰等*廣泛分布且集中的區(qū)域，其社會經濟發(fā)展和基礎設施建設均受到冰凍圈變化廣泛而深刻的影響。同時，青藏高原和大小興安嶺地區(qū)也是我國重要的生態(tài)安全屏障。因此，冰凍圈區(qū)域是關系到我國交通通暢、能源保障、水利安全核心生態(tài)屏障建設的重要區(qū)域。與交通運輸相關的基礎設施工程和冰凍圈變化息息相關，正在運行的重大基礎設施工程，如青藏高原、西北地區(qū)、東北地區(qū)等地鐵路、公路、水利基礎設施、輸油管道、高速鐵路等，無一不受到冰川、凍土、積雪、河湖海冰等冰凍圈諸要素快速變化所誘發(fā)的突發(fā)性冰凍圈災害的巨大威脅，未來氣候變暖使冰凍圈區(qū)域工程安全和服役功能面臨較大的風險。擬建的青藏高速公路和格拉輸油（氣）管道工程等，面臨冰凍圈變化和氣候變化的巨大挑戰(zhàn)。在能源保障方面，西北和東北地區(qū)的輸油（氣）管道都不可避免地穿越了凍土區(qū)地帶，這對于管道的設計、施工、運營和維護提出了更高的要求。水利相關基礎設施的安全運行也受到冰凍圈的深刻影響，已建的南水北調中線工程運營中，需要揭示人工渠道冰塞發(fā)展規(guī)律及防止冰塞發(fā)生的工程和非工程措施機理，結構物附著冰強度和清理技術是其中不可忽視的問題。南水北調西線要穿越青藏高原東部強烈退化的多年凍土區(qū)，修筑如渠道、水庫、大頊以及抽水電站等大型配套水利設施，這樣會對多年凍土產生巨大的影響。開展大型配套水利設施工程對多年凍土的熱力穩(wěn)定性的影響規(guī)律和機理、多年凍土與水庫庫岸穩(wěn)定性、頊基穩(wěn)定性和頊基滲漏相互作用關系、水庫下部多年凍土對地表水體的響應等研究，是未來工程需要面臨的復雜的技術難題。總之，冰凍圈區(qū)域內的重大基礎設施建設面臨著其要素變化的巨大影響，必須開展相應的重大工程安全保障技術和工程服役功能提高的研究，為冰凍圈區(qū)域經濟建設及快速發(fā)展提供科學與技術支撐。 同時，冰凍圈作用區(qū)突發(fā)性災害將嚴重影響到“一帶一路”沿線基礎設施建設。例如，中巴經濟走廊，需要穿越冰凍圈作用的高海拔山區(qū)，這里冰川和積雪豐富。隨著氣候變暖，冰川和積雪融水增多，從而增加了水利工程設施在本來偏少的地區(qū)安全運行的壓力。冰川湖冰決堤洪水、泥石流、雪崩均因氣溫升高趨向不穩(wěn)定發(fā)展，突發(fā)事件的頻率將會增加。它們直接威脅水利工程設施和道路設施的安全運行。同時，中巴經濟走廊也因凍融作用導致大量的邊坡崩塌和失穩(wěn)的地質災害。未來在冰凍圈區(qū)域建設高速公路和高速鐵路是國家發(fā)展的必然趨勢。然而，高速公路、高速鐵路對路基穩(wěn)定性的要求極高，如何在熱力穩(wěn)定性極差的，對氣候、環(huán)境和工程響應極為敏感的多年凍土區(qū)修筑對變形具有極高要求的高速公路、高速鐵路，是多年凍土區(qū)面臨的全新問題。尤其是“一帶一路”交通基礎設施建設中，北京一莫斯科高速鐵路和中俄加美高速鐵路更是極具挑戰(zhàn)性。“一帶一路”倡議基礎設施建設工程急需的研究和冰凍圈工程技術，需要重點分階段實施技術突破，解決工程建設中寒區(qū)工程技術的瓶頸問題。 通過對冰凍圈諸要素分布規(guī)律和變化過程以及冰凍圈災害與工程之間互饋關系的研究，提出解決重大工程安全保障技術，*大限度地保證減緩和適應冰凍圈變化對工程產生的重大影響，這對于保障交通運輸通暢、能源運輸安全、水利設施安全和生態(tài)屏障建設需求均具有重要的研究意義。 1.3冰凍圈工程學研究內容 冰凍圈工程學涉及與冰凍圈科學有關的所有學科和工程技術，是交叉性極強的新興學科。冰凍圈諸要素，包括冰川、凍土、積雪、河湖海冰等，與工程的關系和特點存在較大的區(qū)別。 凍土作為承載工程構筑物的地質體，與工程構筑物具有復雜的相互作用關系。一方面，工程熱擾動會直接導致其下部凍土快速升溫和融化，引起工程構筑物發(fā)生凍脹和融化下沉變形；另一方面，凍土變化也會誘發(fā)凍融災害，如熱融滑塌、融凍泥流、凍土滑坡等的發(fā)生，影響工程的穩(wěn)定性和安全運營。凍土對不同類型工程的熱擾動影響具有不同的響應特征，輸油管道是一種內熱源，極易引起
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