【摘要】：利用青藏高原地表温度观测资料,计算了青藏铁路沿线地表融化和冻结指数,并分析其变化特征和发展趋势.结果表明:在平均气候状况下,青藏高原暖/冷季地表温度和融化/冻结指数的分布主要受地理纬度和海拔高度的影响;太阳辐射的纬度效应叠加在气温的海拔递减作用上,形成了青藏铁路沿线地表的融化/冻结特征分布.青藏铁路沿线各站地表气温的融化/冻结指数与地表的融化/冻结指数有较好的换算关系,各站的n系数比较稳定,标准偏差和变异系数都比较小.年平均的五道梁地区的融冻比为0.8,沱沱河地区的融冻比为1.0;但从青藏铁路沿线地表融化/冻结指数的长期变化趋势来看,融冻比目前处于近50 a的较低水平,存在有缓慢的、清楚的波动上升趋势.近10 a的线性变化趋势约为14℃.d.a-1,对处于弱的冻结平衡边缘的冻土路基的安全稳定是一个明显的、重要的威胁.

冻土是指土壤温度保持0℃以下并出现冻结现象的土壤或岩层。受季节变化影响，土体冬季冻结、夏季全部融化的地区被称作季节性冻土区。在我国季节性冻土与永久性冻土总面积约720万km2，占国土面积的75. 0%，其中季节性冻土区面积约513. 7万km2，占国土面积的53. 5%[1]，主要分布在我国北部及西部地区。随着我国铁路网的建设，在季节性冻土地区有大量运营、在建以及即将新建的高速铁路，而在高速铁路路基的防冻胀设计中冻结深度是主要指标之一。因此对冻结深度的预测十分重要。目前日本、德国、法国主要采用冻结指数来确定土体冻结深度，中国公路也采用这一方法，而在高速铁路路基设计方面并未有明确规定。许多学者对于冻结深度的预测进行了大量的研究。闫宏业等[2]通过分析哈大铁路的监测结果研究了其冻结深度发展规律，提出了用指数函数拟合冻结深度与冻结指数之间的函数关系。王仲锦等[3]针对寒区路基工程分析了国内外常见的冻结深度计算公式，对比现场实测值和有限...

1概述冻胀变形是季节性冻土区路基较为常见的一种破坏现象,影响线路的平顺性,特别是对于高速铁路而言,严重威胁行车安全[1-3]。由于高铁沿线气候环境、水文地质条件复杂,季节性冻土区的路基冻胀变形难以避免[4]。作为冻土区路基设计的重要参数,冻结深度对冻胀量有显著影响,但其影响规律尚不清楚。由于缺乏季节性冻土区高速铁路工程依托,高速铁路路基冻结深度与冻胀变形量之间的关系成为世界性的科研难题[5-6]。哈大高铁是我国也是世界上第一条严寒地区无砟轨道高速铁路,纵贯我国季节性冻土广泛分布的东北地区。哈大高铁2007年8月开工建设,2012年2月线下工程基本完成,同年12月1日开通运营。线路全长903

1引言季节冻土指冬季冻结、夏季融化的岩层或土层[1]。我国季节冻土分布在25°N以北的地区，包括东北、华北、西北和青藏高原，约占中国陆地面积的55%[2]。土壤冻结深度是季节冻土热状态的重要指标，由于全球变暖，季节冻土的热状态极不稳定[3]，其冻结深度持续下降[4~6]，这一状态的变化改变了土壤的热稳定性，土壤的热容量、导热率和导水率也发生变化，从而影响了陆地和大气之间的生态水文过程。土壤结构的变化也影响植被的生长状况，导致地表能量和水分的再分配[7~13]。可见，季节冻土最大冻结深度数据是理解季节冻土变化及其相关生态、水文、土壤和生物过程的基础之一。尽管气象站有长期的季节冻土最大冻结深度的观测数据[14]，但很少有较高分辨率和长时间序列的网格数据集。而模型模拟是开展最大冻结深度制图的重要方式。目前常用的模型包括：经验模型、物理模型和统计/机器学习模型。经验模型的优点是模型结构简单、计算效率高[5,15~17]，缺点是基本假设条...