中國科學院學部

1、PAGE 19PAGE 23中國科學院學部科學與技術(shù)前沿論壇簡報第95次編報學部工作局學術(shù)與文化處中國科學雜志社 2020年6月30日“寒區(qū)旱區(qū)工程與環(huán)境”論壇綜述一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1. 全球凍土及工程環(huán)境凍土是土體與大氣之間相互作用的產(chǎn)物，是巖石圈和大氣圈系統(tǒng)在發(fā)生熱交換過程中形成的。凍土的形成與地表的熱量交換密切相關(guān)，土壤熱交換量是連接空氣與凍土層上部土層熱狀況的紐帶。氣候變化必然會直接影響到凍土的變化。近年來的研究成果也表明，凍土存在普遍的融化，多年凍土的范圍在逐步縮小。在過去的一個世紀里，俄羅斯、加拿大、美國阿拉斯加、北歐等地區(qū)的地表溫度上升了24，同時，這些地區(qū)都觀測到了凍土退化的跡

2、象。很多學者指出，這是受到全球及區(qū)域氣候變暖的影響。隨著未來氣候的持續(xù)變暖，全球凍土將進一步退化。與北美及俄羅斯的極地凍土相比，青藏高原多年凍土具有地溫高、厚度薄、熱穩(wěn)定性差等特點，因此對氣候變化更加敏感。從19962001年，青藏高原多年凍土上限處的地溫以0.010.08/年的速率上升，高溫凍土區(qū)上限以2.66.6 cm/年的速率下降，68 m處的地溫也以0.0210.053/年的速率上升。近期研究發(fā)現(xiàn)，青藏高原多年凍土面積顯著減小，過去的半個世紀內(nèi)，多年凍土面積減少約10%。凍土在凍結(jié)和融化過程中，存在著復雜的水熱力（水熱力鹽）相互作用，從而產(chǎn)生凍脹和融沉現(xiàn)象，容易引發(fā)諸如熱喀斯特、泥流、

3、滑塌、滑坡和冰椎等地質(zhì)災害。氣候變暖誘發(fā)的區(qū)域凍土退化、地下冰融化將加劇災害的發(fā)育，從而必將影響工程穩(wěn)定性和生態(tài)環(huán)境。其中，熱融性災害是多年凍土融化或退化過程中產(chǎn)生的災害，這種災害可以表現(xiàn)為巖土體的不同規(guī)模變形和失穩(wěn)（如滑坡、熱融泥流），以及凍土地基融沉過程對于建（構(gòu)）筑物的直接破壞。凍脹性災害主要是土體原位凍結(jié)或凍結(jié)過程中水分遷移所產(chǎn)生的體積膨脹類病害。一方面直接表現(xiàn)為構(gòu)筑物的凍脹危害；另一方面表現(xiàn)為因施工造成地下水通道的改變而出現(xiàn)的冰椎、冰幔等，其可能會造成工程建（構(gòu)）筑物的抬升、側(cè)向擠壓和冰體掩埋等危害。凍融性災害是由于巖土材料受反復凍融循環(huán)的影響，材料的形態(tài)或強度等物理力學特性發(fā)生變化

4、所引起的災害。在山地多年凍土區(qū)，氣候變化導致的凍融災害更加頻繁。尤其在高含冰量凍土分布區(qū)域，凍土融化導致高含冰量土體及凍結(jié)巖體的強度弱化，以及融化后土（巖）體內(nèi)孔隙水壓力的升高，使得原先處于穩(wěn)定狀態(tài)的斜坡體趨于失穩(wěn)，在高含冰量凍土斜坡上分布弱透水性細顆粒土區(qū)域，易發(fā)生一系列活動層滑脫型滑坡、溯源熱融滑塌、融凍泥流等地質(zhì)災害。凍土災害的發(fā)育會對區(qū)域工程構(gòu)筑物的安全運營構(gòu)成巨大的威脅。研究結(jié)果表明，全球凍土災害分布主要與多年凍土分布一致，加拿大、美國阿拉斯加、俄羅斯西伯利亞及中國青藏高原是凍土災害主要分布區(qū)。我國凍土的脆弱性以中度脆弱為主，且具有顯著的空間差異性。青藏高原南部、北部與東北部邊緣地區(qū)

5、脆弱程度最高，藏北高原、西部高山、東北北部多年凍土區(qū)脆弱性相對較高，這些區(qū)域的工程風險也相對較大。2. 寒區(qū)重大交通工程及安全風險寒區(qū)交通工程建設在我國國民經(jīng)濟和國防安全中占有相當重要的地位。隨著振興東北老工業(yè)基地和西部大開發(fā)戰(zhàn)略的進一步實施，以及“一帶一路”建設偉大構(gòu)想的推進，亟需構(gòu)建“橫貫東西、縱貫南北、內(nèi)暢外通”的綜合運輸大通道。目前，為構(gòu)建西北、西南、東北對外交通走廊，加快推進高速鐵路成網(wǎng)，完善國家高速公路網(wǎng)絡，新一輪交通基礎建設將繼續(xù)向西部、東北等高寒地區(qū)延伸。寒區(qū)交通工程的主要問題體現(xiàn)在道路、橋梁、隧道等方面。由于凍土中冰的存在決定了寒區(qū)道路工程建設及病害的特殊性，如不采取特殊措施

6、和方法，可能引起寒區(qū)道路工程遭受凍融災害威脅，甚至造成巨大經(jīng)濟損失。由于氣候類型和地理環(huán)境復雜多變，寒區(qū)道路工程的危險源類型多樣。低溫、凍融、干濕、輻射、車輛荷載、鹽脹等引起道路工程破壞的因素會造成路基結(jié)構(gòu)破壞和路面材料老化。實踐表明，寒區(qū)道路工程遇到的主要病害是融沉和凍脹，在多年凍土地區(qū)主要表現(xiàn)為融沉，在季節(jié)凍土地區(qū)主要表現(xiàn)為凍脹。而在寒區(qū)鹽漬土地區(qū)則還要受到鹽脹、鹽溶等問題的影響。研究表明，寒區(qū)道路工程病害高發(fā)，比如：俄羅斯貝阿鐵路（第二條西伯利亞大鐵路）病害率約28%（1994年），俄羅斯貝加爾鐵路（第一條西伯利亞大鐵路）病害率高達41%（1996年），青藏公路病害率為72%（2013年

7、），東北地區(qū)多年凍土區(qū)鐵路病害率達40%?？傮w而言，寒區(qū)道路建設、養(yǎng)護成本較大，服役性能劣化較快。寒區(qū)路基/路面凍融病害主要表現(xiàn)為：縱向裂縫、翻漿、波浪變形和網(wǎng)裂等。橋梁工程是寒區(qū)交通工程的重要組成部分。當?shù)缆房缭胶恿鳒瞎?、沼澤濕地、野生動物通道或與其他交通工程交叉時，需建橋梁。在高溫、高含冰量多年凍土區(qū)，橋梁工程因其對多年凍土環(huán)境的擾動小、抵御氣候變化風險能力強等特點而被廣泛采用。由于橋梁樁基礎、路橋過渡段等受凍融作用影響最為劇烈，一直是寒區(qū)橋梁工程研究的難點和熱點。寒區(qū)橋梁病害主要有：橋基沉陷、路橋過渡段差異性沉降、樁基凍拔和橋梁結(jié)構(gòu)凍融侵蝕破壞等。寒區(qū)隧道，特別是多年凍土地區(qū)的隧道，由于

8、受到寒冷氣候的影響，除了存在一般地區(qū)常見的病害以外，還有其他特殊的凍融病害。從性質(zhì)上看，隧道凍害可以分為以下類型：襯砌開裂、酥碎、剝落，襯砌滲漏水、掛冰，隧道底部冒水、積冰及凍脹，排水系統(tǒng)凍結(jié)堵塞，洞門墻開裂和洞口熱融滑塌等。這些凍害不僅給隧道的運營管理帶來很大的安全隱患，處理起來費工、費時、費財，而且大大弱化了隧道的使用功能，造成了巨大的資源浪費和經(jīng)濟損失。根據(jù)日本的調(diào)查，在日本3800座鐵路隧道中，1100座由于凍害問題，列車在冬季通過隧道時存在較大的安全隱患。我國對西北、東北、華北、西藏地區(qū)的25個寒區(qū)隧道的凍害狀況進行了調(diào)查，結(jié)果顯示：28%的隧道由于設計不周，如排水設施以及凍脹作用考

9、慮不足造成隧道凍害的出現(xiàn)；此外，28%的隧道產(chǎn)生凍害是因為滲漏水嚴重。而寒區(qū)隧道凍害所發(fā)生的位置統(tǒng)計表明，64%的隧道發(fā)生襯砌凍害破壞，40%的隧道產(chǎn)生路面/道床破壞，24%的隧道存在排水溝破壞。對隧道凍害縱向分布的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分病害出現(xiàn)在洞口至洞內(nèi)一定長度范圍內(nèi)。二、論壇概況2019年7月2628日，在賴遠明院士的召集下，中國科學院學部科學與技術(shù)前沿論壇暨建院70周年學術(shù)論壇在蘭州成功舉辦。論壇由中國科學院學部主辦，中國科學院技術(shù)科學部、學部學術(shù)與出版工作委員會承辦，中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院凍土工程國家重點實驗室、中國科學雜志社和中國科學院青年創(chuàng)新促進會西北生態(tài)環(huán)境資源研究院小組共

10、同協(xié)辦。中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院程國棟院士、清華大學王光謙院士、中國氣象科學研究院徐祥德院士、東南大學繆昌文院士、西南交通大學翟婉明院士、中國科學院/水利部成都山地災害與環(huán)境研究所崔鵬院士出席了本次論壇。論壇匯聚了全國78家科研院所、高等院校、設計施工企業(yè)單位的百余位寒區(qū)旱區(qū)工程與環(huán)境領(lǐng)域知名專家學者以及廣大相關(guān)領(lǐng)域的博士、碩士研究生，共計547位代表參會。三、論壇的目的和意義我國寒區(qū)旱區(qū)地域廣闊，生態(tài)環(huán)境脆弱，是極為重要的生態(tài)安全屏障。在這些特殊區(qū)域隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工程基礎設施建設日益增多，將會不可避免地對區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響，致使區(qū)域內(nèi)資源、環(huán)境、生態(tài)與工程矛盾更加突出，生態(tài)

11、環(huán)境惡化和地質(zhì)災害進一步加劇。本次論壇的召開對促進寒區(qū)旱區(qū)工程與環(huán)境領(lǐng)域?qū)W科交流，完善和發(fā)展寒區(qū)旱區(qū)工程建設理論和技術(shù)體系，服務于寒區(qū)旱區(qū)工程建設與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，為實施寒區(qū)旱區(qū)工程建設“走出去”戰(zhàn)略和加強泛第三極地區(qū)寒區(qū)旱區(qū)工程多邊合作戰(zhàn)略提供理論支持和技術(shù)保障具有重要意義。本次論壇通過14個報告的研討，系統(tǒng)梳理了寒區(qū)旱區(qū)工程與環(huán)境研究的發(fā)展歷程，分析了氣候變化背景下工程服役性能與環(huán)境變化趨勢，聚焦了寒區(qū)旱區(qū)工程與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展所存在的關(guān)鍵科學技術(shù)問題，探索了寒區(qū)旱區(qū)重大工程建設與運維關(guān)鍵技術(shù)，研討了寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境風險與防治對策。四、報告內(nèi)容14位寒區(qū)旱區(qū)工程與環(huán)境領(lǐng)域的專家學者圍繞寒區(qū)旱區(qū)工程

12、的挑戰(zhàn)與對策、寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境變化與對策2個議題的科學及技術(shù)前沿問題，分別作了精彩的特邀報告，充分展示了當前我國寒區(qū)旱區(qū)交通工程致災機理、風險評估方法和防治對策等方面取得的重要進展，剖析了寒區(qū)旱區(qū)工程建設與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展所面臨的前沿科技問題和亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。論壇部分報告內(nèi)容如下。1. 崔鵬院士：川藏鐵路環(huán)境災害研究的構(gòu)想川藏鐵路是中央重大決策，對國家長治久安和西藏經(jīng)濟社會發(fā)展具有重大而深遠的意義，但是川藏鐵路沿線海相對高差40006000 m，跨越3條主縫合帶（雅江、班公湖-怒江、金沙江），對鐵路建設的影響極大，主要包括：顯著的地形高差、活動的板塊構(gòu)造、頻發(fā)的山地災害和敏感的生態(tài)環(huán)境。因此，

13、川藏鐵路是世界上科學與技術(shù)難題最多、最難修建的鐵路。報告分析了川藏鐵路沿線地質(zhì)條件，梳理了川藏鐵路面臨的10個重大安全風險：大地震震害及次生災害風險、活動斷裂帶工程錯斷風險、山體破裂與高切危坡風險、隱蔽性高位滑坡和巨型古滑坡風險、重大泥石流風險、遠程巨型災害鏈風險、氣候變化導致的極端天氣和氣候災害風險、與地下水循環(huán)變化有關(guān)的突水突泥風險、與高地應力有關(guān)的巖爆和巖體大變形風險、與高溫熱泉有關(guān)的水熱熱害風險?？偨Y(jié)了川藏鐵路工程風險研究的4大特點：全球構(gòu)造最活躍地帶的災害動力學機制、全球氣候變化最敏感地區(qū)的災害鏈生演化機制、全球地表隆升最快地區(qū)的災害發(fā)生動力學機制、全球地形地貌差異最大地區(qū)的工程災變

14、動力學機制。凝練了3大主要科學問題：查明板塊活動背景下構(gòu)造-氣候-地表過程耦合成災動力學機制，揭示青藏高原構(gòu)造-氣候-地表過程的耦合作用與重大災害的關(guān)聯(lián)機制；明確復雜環(huán)境重大工程與環(huán)境災害互饋效應，揭示重大工程與復雜巖土體互饋作用的重大工程災害衍生機制；掌握特殊艱險環(huán)境下重大災害防控理論與關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建重大工程全壽命周期災變綜合防控體系與人地協(xié)調(diào)模式。提出7項研究內(nèi)容：板塊擠壓作用下重大災害動力學機制、青藏高原隆升的環(huán)境與災害效應、氣候變暖背景下重大災害鏈生演化機制、人類工程活動與重大災害互饋機制、重大災害早期識別、監(jiān)測預警與風險評估技術(shù)、重大線性工程風險調(diào)控與安全保障技術(shù)、復雜艱險環(huán)境條件下

15、重大工程與環(huán)境協(xié)同機制。通過這些研究，主要解決以下7個問題：川藏鐵路的大震風險問題、活動斷裂與縫合帶工程影響問題、高地應力導致的巖爆與大變形問題、巨型災害鏈及其遠程風險問題、青藏高原氣候變化對川藏鐵路工程建設影響問題、川藏鐵路工程災變問題、川藏鐵路重大災害判識、調(diào)控與預防問題。2. 翟婉明院士：中國高速鐵路發(fā)展進程 近年來，我國高速鐵路取得了令世人矚目的成就。高速鐵路已經(jīng)成了中國工業(yè)與經(jīng)濟高速發(fā)展的象征，它不僅大大改善了我國的交通狀況，同時也成為我國的一張最可信的名片。報告首先回顧了中國鐵路高速化發(fā)展歷程，包括已經(jīng)建成和規(guī)劃中的高速鐵路網(wǎng)、中國高速鐵路動車組、中國高速鐵路線路特點、中國高速鐵路

16、在國際上的地位。20世紀90年代以前，中國的鐵路路線標準低、鐵路運營速度只有6070 km/h，運輸嚴重緊缺。從2008年至今，經(jīng)過6次提速，中國鐵路已經(jīng)進入高速發(fā)展時期。中國鐵路通過引進消化吸收再創(chuàng)造的模式，已建成并投入運營的高速鐵路路線近3萬公里，最高運營速度達到350 km/h，成為世界上高速鐵路運營規(guī)模最大、運營速度最高的國家，實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，徹底改變了長期落后的面貌。中國鐵路的最高試驗速度達到486.1 km/h，僅次于法國，位居世界第二。報告對我國鐵路規(guī)劃及發(fā)展進行了詳細介紹。2004年1月，國務院批準了中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，規(guī)劃建設了北京-上海、北京-廣州-深圳、北京-沈陽-哈爾濱

17、、杭州-福州-深圳“四縱”和徐州-鄭州-蘭州、杭州-南昌-長沙、青島-石家莊-太原、南京-武漢-重慶-成都“四橫”客運專線。2008年中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃在原規(guī)劃“四縱四橫”主骨架基礎上，新增武漢、長株潭、成渝、中原、關(guān)中城市群以及海峽西岸經(jīng)濟區(qū)6個城際客運系統(tǒng)。2011年鐵路“十二五”發(fā)展規(guī)劃又新增四個城際客運系統(tǒng)，分別位于呼包鄂地區(qū)、滇中地區(qū)、北部灣地區(qū)及鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)。自此，我國城際鐵路快速客運系統(tǒng)達到13個。最后，報告展望了未來我國高速鐵路的發(fā)展走向及需要重點研究的問題，認為高速鐵路運營速度不是唯一追求目標，綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展是前提條件。同時，提出了未來高速鐵路建設中應重點開展高速鐵

18、路低耗能、低震動、低噪音技術(shù)等方面的研究。3. 繆昌文院士：嚴酷環(huán)境中混凝土耐久性提升技術(shù)研究 混凝土是世界上用量最大的人工建筑材料，已廣泛應用到各類土木工程建設中，如海洋工程中鋼筋混凝土約占90%以上。近年來，隨著現(xiàn)代工程超大化、超高層、超復雜化的快速發(fā)展，混凝土在復雜條件下的應用面臨新的挑戰(zhàn)。嚴酷環(huán)境下（如：海洋高鹽、高溫、高濕、浪濺沖刷耦合環(huán)境等）混凝土耐久性問題突出，普通海洋工程混凝土結(jié)構(gòu)使用1015年后出現(xiàn)嚴重銹蝕破壞。西部極端低溫環(huán)境下，普通混凝土2年開裂，3年失效。因此，亟需研發(fā)面向嚴酷環(huán)境的混凝土耐久性提升關(guān)鍵技術(shù)，滿足構(gòu)筑物服役壽命需求。報告介紹了目前嚴酷環(huán)境下混凝土劣化機理

19、方面的最新研究成果，分析了硫酸鹽腐蝕、氯離子傳輸、鋼筋銹蝕造成的混凝土耐久性劣化機制，提出了材料/結(jié)構(gòu)一體化的混凝土構(gòu)筑物耐久性設計思路，初步建立了應變對擴散系數(shù)的修正模型，基于氯離子擴散系數(shù)實現(xiàn)材料/結(jié)構(gòu)耐久性一體化設計?；诮＠L圖、有限元分析、報告處理等軟件的無縫對接，運用建筑信息模型（BIM）技術(shù)建立材料、結(jié)構(gòu)耐久性一體化設計方法，搭建了材料/結(jié)構(gòu)耐久性一體化設計平臺?；贐IM平臺完成結(jié)構(gòu)混凝土材料與結(jié)構(gòu)參數(shù)的協(xié)同設計。報告提出了高抗?jié)B混凝土基體、混凝土表層強化、鋼筋銹蝕抑制的耐久性提升整體思路。針對跨海橋梁混凝土樁基，結(jié)合不同作用方式，提出了大氣區(qū)、潮差區(qū)和浪濺區(qū)的分區(qū)防護思路，并

20、針對不同區(qū)域提出了關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展方向和應用部位?；炷镣夥雷o方面，發(fā)明了強滲透、抗侵蝕的改性硅酸鹽密封材料，低聚物硅氧烷材料，噴涂聚脲彈性體材料；基體抗?jié)B方面，研發(fā)了侵蝕離子傳輸抑制劑；鋼筋阻銹方面，提出了摻入型有機阻銹劑、自遷移型有機阻銹劑、電遷移型有機阻銹劑。系列技術(shù)在青島萬達混凝土抗濱海鹽漬土腐蝕、灌河大橋和虎門二橋抗濱?；瘜W腐蝕中得到了應用，工程效果顯著。最后，報告展望了未來嚴酷環(huán)境下混凝土耐久性提升的重點研究方向：推動混凝土材料/結(jié)構(gòu)耐久性一體化設計方法的科研工作，實現(xiàn)重大工程耐久性的定制化研究與設計；加大混凝土耐久性理論的原創(chuàng)性研究，采用先進技術(shù)改造傳統(tǒng)混凝土材料，基于有機無機的學科

21、交叉，開發(fā)混凝土耐久性提升新技術(shù)；重視既有混凝土耐久性的長期服役數(shù)據(jù)積累，建議加強基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大數(shù)據(jù)采集平臺與分析方法。4. 汪雙杰教授級高工：青藏高原進藏高速公路工程建設風險評估與對策研究 報告從國家安全、生態(tài)安全屏障、戰(zhàn)略資源儲備、民族特色文化、一帶一路建設5個方面論述了西藏重要的戰(zhàn)略地位?？偨Y(jié)了進出西藏5大通道公路交通建設現(xiàn)狀，包括青藏通道、滇藏通道、青康通道、新藏通道、川藏通道317線（北線）和318線（南線）。目前5大通道均無高速公路，西藏仍是高速交通的“孤島”，這與其重要的戰(zhàn)略地位極不匹配，亟需修建進藏高速公路。其中，青藏通道穿越青藏高平原，縱深達1500公里以上，通道內(nèi)公路、

22、鐵路、能源、電力集中，有利于戰(zhàn)略保障，是國防戰(zhàn)略主通道，目前規(guī)劃的青藏高速公路格爾木至那曲段尚未建設。川藏通道連接西藏和西南地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展中心，直接對接四川、云南、青海三省區(qū)，旅游資源豐富，是藏區(qū)經(jīng)濟發(fā)展主通道，規(guī)劃中的川藏高速公路康定至林芝段尚未建設。而新藏通道、滇藏通道、青康通道是輔助通道。從青藏通道的氣候特點和工程地質(zhì)特點出發(fā)，提出了青藏高速公路建設的8大工程風險：道路行車安全風險、結(jié)構(gòu)耐久性風險、凍脹災害風險、工程措施失效風險、道路運營安全風險、高寒凍害風險、熱融災害風險、工程融沉災害風險。結(jié)合青藏公路和共玉高速公路科研歷程和建設經(jīng)驗，提出了高速公路寬厚黑導致的建設難題及應對策略，如：新

23、型冷卻路基、分幅路基、微擾動施工等。隨后，對比分析了川藏高速公路建設中的環(huán)境特征和工程風險，提出了地質(zhì)災害密集頻發(fā)的川藏通道內(nèi)高速公路選線原則及風險防治關(guān)鍵對策。報告最后提出了青藏高速公路建設中需深化研究的若干問題：高速公路施工過程控制與檢測標準、橋頭路基穩(wěn)定問題、大斷面凍土隧道穩(wěn)定控制、高速公路橋梁群樁效應、早強抗凍耐久混凝土、青藏高速公路監(jiān)測體系、青藏高速公路長期養(yǎng)護技術(shù)以及交通安全、節(jié)能環(huán)保、筑路材料和路面結(jié)構(gòu)等。倡導融合熱學、力學、道路、地質(zhì)和材料等多學科的聯(lián)合攻關(guān)，為國家重大工程建設提供科技支撐。5. 魏永幸教授級高工：川藏鐵路工程建設難題及對策思考 報告簡要介紹了中鐵二院在川藏鐵路

24、3階段建設（成都-雅安、雅安-林芝、林芝-拉薩）中已經(jīng)開展的工作?；谝延泄ぷ鞣e累和認識，分析了川藏鐵路建設中的4大環(huán)境特征：顯著的地形高差、強烈的板塊運動、頻發(fā)的山地災害、敏感的生態(tài)環(huán)境。這些特征給工程建設帶來了諸多困難，總體凝練為5大工程特點和3大建設難題。5大工程特點為：工程建設環(huán)境惡劣、鐵路長大坡度前所未有（最大坡度30）、超長深埋隧道集中（20 km以上隧道總長是我國已建鐵路隧道總和，海拔超過3000 m的隧道占隧道總長的76%）、山地災害防范任務艱巨（巨型滑坡、泥石流及溝谷災害鏈等）、生態(tài)環(huán)境保護責任重大（線路穿越青藏高原生態(tài)安全屏障、黃土高原-川滇屏障的核心區(qū)）。3大建設難題為：

25、復雜地質(zhì)高海拔無人區(qū)勘察難、減災選線與工程防災減災設計難、復雜環(huán)境深埋長大隧道群施工難。針對3大建設難題，提出了相應的對策：創(chuàng)新復雜艱險山區(qū)“空天地”綜合勘察技術(shù)；貫徹鐵路全生命周期防災減災理念，做好災害風險識別和規(guī)避、防控、監(jiān)測工作；創(chuàng)新深埋長大隧道群的施工方法、工藝、裝備。最后指出，如何提高川藏鐵路高寒無人山區(qū)工程長期服役性能，也是亟需解決的技術(shù)難題。主要包括：高溫隧道工程服役性能，特別是沿線高巖溫和高溫熱水隧道，全線對線路有影響的高溫熱泉50余個，穿越50以上地溫約5.5 km；高海拔寒區(qū)隧道工程服役性能，川藏鐵路雅林段隧道洞口1月平均氣溫低于0的有34座，其中低于8的有2座，主要涉及隧

26、道防抗凍對策與措施；路基防護工程服役性能，主要包括結(jié)構(gòu)材料耐久性等；高海拔橋梁工程服役性能，川藏鐵路雅林段海拔3000 m以上橋梁68座，涉及混凝土的耐久性、施工工藝及附屬結(jié)構(gòu)材料耐久性問題。6. 蔡德鉤研究員：季凍區(qū)高速鐵路路基凍脹規(guī)律及凍脹整治新技術(shù)研究 我國季節(jié)凍土約占國土面積的53.5%，季節(jié)凍土區(qū)高速鐵路建設里程約1.5104 km，高速鐵路變形控制要求極高，軌道靜態(tài)高低偏差容許值超過8 mm時須限速至200 km/h，因此季節(jié)凍土區(qū)路基凍脹對高速鐵路的建設和安全運營帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。報告梳理和凝練了季節(jié)凍土區(qū)高速鐵路路基涉及的關(guān)鍵科學與技術(shù)問題：路基凍脹的時空特征、路基微凍脹填料凍脹

27、發(fā)育機制、路基防凍脹結(jié)構(gòu)及措施、凍害發(fā)生后凍脹維護措施。對20122013年期間哈大高鐵路基凍害的監(jiān)測資料分析認為，路基凍脹主要是由于填料不良、結(jié)構(gòu)設置不當、結(jié)構(gòu)縫封閉失效、基床表層排水不暢、路塹截水不力引起的。提出了路基微凍脹填料的控制標準：以簇團率2%作為高鐵路基填料凍脹的控制限值，細顆粒含量不超過3%定義為高鐵路基不凍脹填料，將細顆粒含量不超過5%作為嚴寒地區(qū)高鐵路基填料控制限值。同時，基于“防、排、疏、滲”的路基凍脹控制理念，提出了II型滲透性級配碎石和水泥改性級配碎石等不同類型防凍脹填料，形成了嚴寒地區(qū)大流態(tài)自密實瀝青混凝土的生產(chǎn)、施工和質(zhì)量控制成套技術(shù)，完善了我國高速鐵路相關(guān)設計規(guī)

28、范，系列技術(shù)在哈大、哈齊、京沈、鄭徐高速鐵路中得到應用。報告提出了“發(fā)現(xiàn)要及時、維護要迅速、整治要提前、效果要持久”的高速鐵路凍脹防治技術(shù)要求和系列凍脹防治措施：運營高速鐵路凍脹綜合檢測監(jiān)測技術(shù)、凍脹管理應對制度、凍脹維護與整治技術(shù)。建立了路基凍脹自動綜合監(jiān)測技術(shù)體系，構(gòu)建了車-地一體化的監(jiān)測檢測預警體系，提出了季節(jié)凍土區(qū)高速鐵路無砟軌道路基凍脹管理標準，以及截排地下水、路基表面封縫、靶向化學注膠技術(shù)、微型盾構(gòu)橫向置換整治技術(shù)等維護整治措施。最后總結(jié)了我國季節(jié)凍土區(qū)高速鐵路凍脹防治總體水平：實現(xiàn)了3 m凍深下的高鐵路基凍脹變形控制，確保了哈大高鐵2015年以后冬季時速300 km/h安全運營，

29、為一帶一路建設提供了重要技術(shù)支撐。7. 馬巍研究員：北京-莫斯科高速鐵路設計建設中的凍土工程問題報告首先回顧了青藏鐵路建設中的凍土工程問題，并對目前運營狀況進行了評估。高溫高含冰量凍土區(qū)修筑路基工程并確保其穩(wěn)定性是世界性難題，為解決這一難題，我國在青藏鐵路建設中采用了冷卻路基、降低凍土溫度的設計新原則，提出了塊碎石路基、熱管路基、管道通風路基等系列主動冷卻路基技術(shù)，確保青藏鐵路多年凍土區(qū)平均時速達到100 km/h，創(chuàng)造了世界凍土區(qū)鐵路的最高時速。結(jié)合青藏鐵路運營期變形監(jiān)測資料認為：多年凍土年平均地溫Tcp1.5時，塊石路基基本是穩(wěn)定的，左右路肩變形差異較小，而普通路基是不穩(wěn)定的，凍土溫度越高

30、，變形越大。此外，路橋過渡段差異變形在青藏鐵路運營中較為普遍，楚瑪爾河高平原地區(qū)路橋差異沉降量可達110 cm。隨后，對季節(jié)凍土區(qū)高速鐵路-哈大高鐵的運營狀況進行了分析。哈大高鐵設計時速350 km/h，運營初期采用了夏季（300 km/h）和冬季（200 km/h）限速的措施。監(jiān)測資料顯示：凍土區(qū)路基微凍脹顯著，變形大于10 mm的區(qū)段較多。變形主要是由于粗顆粒土中的水汽遷移以及細顆粒含量所致。在壓實系數(shù)大于0.85的情況下，細顆粒填充率大于0.25以后，隨著填充率的增大，粗粒土凍脹率顯著增加，在未來寒區(qū)高鐵設計建設中則需要對填料的細粒含量進行考慮。最后，重點討論了北京至莫斯科高速鐵路（京莫

31、高鐵）面臨的主要問題。以中蒙俄通道為例，高寒、凍土類型多樣（季節(jié)凍土、島狀凍土、連續(xù)多年凍土和不連續(xù)多年凍土）、多年凍土地下冰厚（俄境內(nèi)）等是制約京莫高鐵建設的重要障礙。對比分析京莫高鐵和青藏鐵路建設技術(shù)標準、凍土問題及次生災害的差異性，京莫高鐵建設難度遠超青藏鐵路。報告提出京莫高鐵建設中的關(guān)鍵科學與技術(shù)問題：開展沿線凍土工程地質(zhì)評價；多年凍土冷卻路基新技術(shù)研發(fā)；粗顆粒土微凍脹問題；路橋過渡段差異變形問題；多年凍土區(qū)樁基沉降與凍拔問題；高頻動荷載下的凍土效應研究；工程建設及運營期導致的次生災害問題；高寒、極端低溫下材料凍融劣化問題；復雜國際工程環(huán)境下建設技術(shù)和標準的有效對接等。8. 王寧練教授

32、：青藏高原雪線高度分布、季風界限與冰川變化 報告首先介紹了世界季風區(qū)域和我國季風界線、為什么要關(guān)注以青藏高原為主體的高亞洲（Asian high mountains）冰川的變化及氣候、冰川平衡線高度與冰川變化相關(guān)的問題。針對上述問題，深入講述了雪線高度的提取方法和高亞洲冰川雪線高度的空間分布特征及其氣候環(huán)境意義。在此基礎上，詳細介紹了青藏高原高原冰川空間變化特征的主控因子。結(jié)合20032009年高亞洲冰川冰量的變化，指出高亞洲冰川基本處于物質(zhì)虧損狀態(tài)，喀喇昆侖山地區(qū)的冰川略呈正平衡。恒河、雅魯藏布江和瀾滄江流域冰川虧損較為嚴重，而印度河流域冰川海拔較高，虧損量最少。疏勒河、黑河流域的冰川虧損較

33、為嚴重，塔里木河其次。采用綜合考慮插值點與冰川距離以及冰川面積的反距離加權(quán)平均空間插值法計算了西部冰川20世紀50年代末以來冰川面積年變化率的空間分布情況，分析了青藏高原地區(qū)LIA-2013年冰川面積變化空間特征、小冰期以來不同規(guī)模冰川的變化情況、青藏高原現(xiàn)代冰川平均面積分布狀況及小冰期以來不同規(guī)模冰川的變化情況等。研究結(jié)果表明，青藏高原冰川雪線高度的空間分布特征，與亞洲季風水汽和夏季凍結(jié)層高度的影響密切相關(guān)。夏季凍結(jié)層高度的分布與變化，是青藏高原高原冰川變化時空格局的主控因素。9. 馬耀明研究員：復雜地表地氣相互作用過程研究進展：從青藏高原到第三極，再到泛第三極青藏高原平均海拔4000 m，

34、對我國、東亞乃至全球的氣候變化有著非常重要的影響。報告主要介紹了研究團隊多年來在地表與近地表大氣以及邊界層大氣之間，能量通量和水汽交換方面的研究進展和下一步工作計劃。首先展示了青藏高原觀測平臺各站點的分布，包括珠峰站、納木錯站、靈芝站、阿里站、慕士塔格站、雙虎站和那曲站的地理位置、觀測項目以及儀器布設狀況。然后對各站點的觀測資料結(jié)果進行了分析，根據(jù)珠峰站多年觀測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)夏季存在明顯的冰川風，冬季高空存在很強的西風期。高原上大于1 km2的湖泊有1000多個，高原湖泊蒸發(fā)對區(qū)域水循環(huán)非常重要，根據(jù)納木錯湖面通量觀測發(fā)現(xiàn)46月納木錯湖貯存能量，911月釋放能量，非結(jié)冰期能量基本平衡，能量平衡率為0

35、.97；基于Makkink方法得到小湖長時間序列（19792015年）的湖面蒸發(fā)呈現(xiàn)增大的趨勢。感熱加熱對高原氣候環(huán)境的研究很重要，要實現(xiàn)高原復雜地形下感熱通量的準確計算，獲取準確的參數(shù)至關(guān)重要。以臺站小尺度測量數(shù)據(jù)獲得局地動力學和熱力學粗糙度，以有效粗糙度用于區(qū)域模型的計算，并且在數(shù)值模式及衛(wèi)星遙感參數(shù)化方案中利用觀測數(shù)據(jù)擬合的熱附加阻尼值計算熱通量可獲得更為準確的結(jié)果。報告還介紹了團隊利用衛(wèi)星遙感資料分析青藏高原植被覆蓋狀況、地表溫度，地表熱通量年際變化規(guī)律的研究結(jié)果，并通過臺站觀測資料驗證，對比了不同類型遙感資料在研究地氣相互作用過程方面的適用性。最后，展望了未來工作計劃：擴大研究范圍，

36、聚焦季風和西風影響斷面，根據(jù)天空地立體綜合觀測方案，利用青藏高原、第三極環(huán)境和泛第三極環(huán)境觀測研究平臺，獲得觀測點結(jié)果，通過模式模擬、衛(wèi)星遙感參數(shù)化和陸面資料同化系統(tǒng)實現(xiàn)整個泛第三極地區(qū)陸面過程的分析，同時以觀測數(shù)據(jù)對模擬數(shù)據(jù)進行驗證，并反復循環(huán)，提高準確性，最終得出泛第三極地區(qū)多圈層地氣相互作用過程和大氣邊界層過程對區(qū)域天氣和氣候環(huán)境變化的影響規(guī)律。10. 屈建軍研究員：中國特征環(huán)境重大工程風沙危害形成機理與防治對策 目前青藏高原和戈壁等特殊環(huán)境下的重大工程遭受風沙災害的嚴重影響，其嚴重威脅交通安全，如青藏鐵路、蘭新鐵路等。目前常采用的流沙固定過程主要分以下幾個步驟：流動沙漠、草方格固沙、種

37、植沙生植物、形成人工植被、苔蘚類及草本植物等。隨著與公路距離縮小，依次采用阻沙柵欄、空留積沙帶、草方格固沙帶及草方格護坡帶等防沙措施。報告梳理了特殊環(huán)境風沙災害機理與防治技術(shù)，戈壁特大風區(qū)及特殊地形風沙災害形成機理與防治的研究，重點展示了兩方面內(nèi)容：（1）青藏鐵路海拔最高鐵路的風沙防治。青藏鐵路主要遇到沙埋線路、路基及涵洞，橋梁積沙等沙害問題。研究了高寒區(qū)風沙運動規(guī)律，闡明了高寒環(huán)境下風沙流的起動與傳輸特征。通過柵欄流場、石方格流場和輸沙量風洞模擬及野外監(jiān)測，揭示不同路基斷面風沙危害機理，研發(fā)適合高原的風沙防治體系和新材料。（2）敦煌自然與文化遺產(chǎn)戈壁風沙防治。針對莫高窟經(jīng)常遭到的風蝕、積沙、

38、粉塵磨蝕等風沙危害，提出了敦煌自然文化遺產(chǎn)風沙災害防治關(guān)鍵技術(shù)。建立了極端干旱區(qū)世界文化遺產(chǎn)沙害防治技術(shù)體系，提出“阻-固-疏-導”相結(jié)合的“六帶一體”沙害防護體系。最后，總結(jié)了重大工程風沙防治未來研究熱點：提出防沙材料裝配式和施工裝備化的理念，進行可裝備化防沙治沙新材料和關(guān)鍵技術(shù)新工藝研發(fā)；研發(fā)低成本、環(huán)保型、綜合高效的防沙治沙新材料，研制工程化產(chǎn)業(yè)化防沙治沙的智能新裝備；集成智能機械化防沙治沙系列新材料、新裝備、新技術(shù)，形成有機、高效、動態(tài)管理的防沙治沙施工技術(shù)系統(tǒng)。11. 王根緒研究員：寒區(qū)復雜下墊面生態(tài)水文學研究進展冰川、積雪、凍土是影響寒區(qū)流域水過程的重要成分。在過去幾十年，全球范圍

39、內(nèi)寒區(qū)的水文過程發(fā)生了很大變化，例如：青藏高原湖泊水的擴張，如何解釋水文過程的這種變化是目前一個很大的難題。報告首先介紹了目前的研究進展，認為寒區(qū)水文問題的最大難題為“下墊面凍土和高寒生態(tài)系統(tǒng)如何影響水循環(huán)和徑流效應”。關(guān)于寒區(qū)水文學理論與方法目前還存在很多不足：在寒區(qū)陸面SAPC系統(tǒng)水熱耦合傳輸方面缺乏大氣-植被-凍土水熱交換與傳輸過程的理解及定量模型；傳統(tǒng)的降水-徑流形成理論不能適用；坡面產(chǎn)流模式和機理不清。報告總結(jié)了目前團隊在寒區(qū)水文方面的研究進展。凍土-生態(tài)耦合變化及其水分作用研究發(fā)現(xiàn)：凍土退化對植被生態(tài)具有正逆雙向作用，其相應方式存在閾限；高寒地區(qū)草地變化與顯著差異并存，與凍土條件和

40、土壤水分條件密切相關(guān)；水分而非溫度是多年凍土干旱草地NPP變化的主要驅(qū)動力。凍土-生態(tài)耦合過程對土壤水熱傳輸方面的結(jié)果表明：土壤水分動態(tài)和土壤溫度動態(tài)對植被覆蓋變化有很大的影響；青藏高原多年凍土有空間反向變化與生態(tài)作用特征，地溫的空間分布格局是植被覆蓋、土壤有機質(zhì)和地形等因子共同作用的產(chǎn)物，修正了過去單純基于地形因子的凍土溫度空間分布理論；提出并定義了描述土壤水分活動對活動層凍融響應的參數(shù)系統(tǒng)；對土壤水熱耦合模型與路面過程模式進行了改進，提出了生態(tài)“二元”作用的DOC-TEM模型。流域尺度凍融過程時空動態(tài)模擬方面：準確識別了植被、地形雙因子作用的空間差異。12. 吳夢軍教授級高工：寒區(qū)公路隧道

41、關(guān)鍵技術(shù)探討針對公路行業(yè)目前尚無寒區(qū)工程統(tǒng)一標準的問題，結(jié)合建筑行業(yè)建筑氣候區(qū)劃標準（GB50178-93）、民用建筑熱工設計通則（GB50352-2005）、民用建筑熱工設計規(guī)范（GB50176-2016）、水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范（GB/T50662-2011）和混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范（GB50204-92）中有關(guān)寒區(qū)以及嚴寒區(qū)的區(qū)劃指標，考慮寒區(qū)公路行業(yè)發(fā)生工程凍害的具體情況，建議用月平均氣溫低于0且年日平均氣溫低于5的天數(shù)超過90天兩個指標進行寒區(qū)的區(qū)劃，當寒冷氣候持續(xù)時間超過145天則為嚴寒地區(qū)。同時，考慮寒區(qū)巖土和環(huán)境的相互作用，將寒區(qū)的臨界凍結(jié)深度規(guī)定為0.15 m。寒冷和

42、嚴寒地區(qū)的分界深度為1.0 m。報告對目前寒區(qū)公路隧道和水工建筑建筑物規(guī)范中有關(guān)凍脹力的計算方法進行了討論。認為凍脹力應同含冰量、襯砌剛度、溫度變化、地層條件等相關(guān)，目前還沒有凍脹力計算的統(tǒng)一計算方法，現(xiàn)有規(guī)范中各個取值方法均有差異和不足，同時，多年凍土區(qū)和季節(jié)凍土區(qū)以及凍土和凍巖的凍脹力計算方法應有區(qū)別，需要做深入研究。針對具體工程進行了凍脹力計算，并對襯砌結(jié)構(gòu)受力進行了分析，認為寒區(qū)公路隧道只采用抗凍的設計思路難以滿足工程要求，且工程代價較大，應強化防凍設計理念，加強各種防凍措施的設計，確保隧道不凍。從設防要求、設防分級和防凍方式三個角度討論了寒區(qū)公路隧道的防凍設計，并總結(jié)了目前工程常用的

43、防凍措施：敷設保溫層防凍、管道電伴熱系統(tǒng)防凍、放水保溫、填充防凍液防凍等，以及各種措施的優(yōu)缺點。最后，對寒區(qū)公路隧道的消防給水系統(tǒng)進行了討論，結(jié)合美國規(guī)范NFPA502、奧地利規(guī)范和我國建設設計防火規(guī)范以及實際工程經(jīng)驗，認為干式消防是寒區(qū)公路隧道較為適宜的消防措施，基于公路隧道事故應急救援時間和工程經(jīng)濟性分析，給出了滿足國內(nèi)公路隧道防凍要求的干式消防關(guān)鍵參數(shù)，如干式系統(tǒng)充水時間不超過10 min，消防管網(wǎng)最大允許長度為1500 m。五、論壇提出的科學問題和戰(zhàn)略建議本次論壇，與會專家學者紛紛發(fā)表對寒區(qū)旱區(qū)工程與環(huán)境領(lǐng)域相關(guān)問題的看法和觀點，圍繞重點關(guān)注的科技問題和熱點工程問題展開熱烈的討論和交流

44、，提出了未來寒區(qū)旱區(qū)交通工程服役性能的提升對策與建議。（1）寒區(qū)路基/路面工程準確把握寒區(qū)道路工程詳細的工程地質(zhì)勘探資料、路基溫度變化特征、路基凍融變形過程，是寒區(qū)道路工程合理設計、施工及運維的有力保證。此外，針對寒區(qū)道路工程病害，應該在設計、施工和運維中堅持“預防為主，防治結(jié)合”的大原則，對出現(xiàn)病害的地方爭取一次性根治，以防止寒區(qū)道路病害的再次發(fā)生。在針對我國寒區(qū)路基/路面工程危險源、病害類型、已有防治措施調(diào)研和分析基礎上，結(jié)合最新研究進展，提出如下對策與建議。1）進一步深入研究寒區(qū)環(huán)境-工程互饋過程與多場耦合理論：寒區(qū)工程環(huán)境對凍土路基的服役性能會產(chǎn)生重要影響，如凍土路基水熱邊界的改變會對

45、路基的熱力穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，而路基/路面水熱變化也會影響路基溫度的分布及水分的遷移，進而引起路基/路面結(jié)構(gòu)破壞，加劇路基/路面的劣化過程，造成路基/路面服役性能下降。因此，深入研究寒區(qū)環(huán)境-工程互饋過程與多場耦合理論對于認識寒區(qū)路基/路面劣化過程，提高寒區(qū)路基/路面服役性能具有重要的現(xiàn)實意義。2）完善凍土區(qū)寬幅高等級公路冷卻熱力學理論，研發(fā)高效的路面-路基強化冷卻綜合技術(shù)：首先要對寬幅高等級公路的熱力學特征進行研究，進而深化凍土區(qū)寬幅高等級公路冷卻熱力學理論，從而才能夠充分考慮路基的降溫效能，選用經(jīng)濟有效的路基結(jié)構(gòu)，盡量避免或者防止路基內(nèi)部出現(xiàn)融化夾層，并確保路基溫度場橫向?qū)ΨQ。此外，還應綜合考

46、慮材料反射率、耐久性、成本等因素，研發(fā)新型路面反射材料，增大路面反射率，提高路基/路面的熱力穩(wěn)定性。從路基、路面雙重角度出發(fā)，研發(fā)有效的路面-路基強化冷卻綜合技術(shù)。3）深化高寒條件下路基/路面材料劣化機理，研發(fā)耐低溫、抗凍融、防輻射的高性能材料：寒區(qū)道路的服役性能受材料抗凍融性能、抗紫外線輻射能力的影響。目前，尚未有一種可在寒區(qū)廣泛推廣、經(jīng)濟適用的路基/路面材料。因此，迫切需要加強對高寒條件下路基/路面材料劣化機理的研究，研發(fā)適用于高寒、凍融循環(huán)、干濕交替、輻射強烈等復雜條件的耐久性新型材料，提高寒區(qū)道路工程的長期服役性能。4）加強凍土路基/路面預防性養(yǎng)護技術(shù)研究及應用：在道路還未出現(xiàn)或剛出現(xiàn)

47、輕微病害時，采取養(yǎng)護措施，以保持良好的運營狀態(tài)，延緩未來路面破壞，延長其使用壽命。預防性養(yǎng)護是針對沒有結(jié)構(gòu)性破壞的道路，施工快、周期短，從全壽命周期內(nèi)考慮可以使費用降到最低。在寒冷地區(qū)，道路預防性養(yǎng)護技術(shù)和理念都需要加強，以提升道路的服役性能。5）建立寒區(qū)交通工程全壽命周期服務狀態(tài)評價系統(tǒng)及智能管控平臺：寒區(qū)交通工程所處的復雜惡劣環(huán)境及動荷載具有顯著的隨機性，其安全狀態(tài)的實時監(jiān)測、檢測及評估就顯得尤為重要。如何實現(xiàn)智能監(jiān)測、安全診斷、災害預警和超前加固，是保障工程全壽命周期安全運營的關(guān)鍵。因此，亟需建立寒區(qū)交通工程全壽命周期服務狀態(tài)實時監(jiān)測與評價系統(tǒng)，開發(fā)智能安全綜合管控平臺，實現(xiàn)對工程安全的

48、智能診斷及管控、災害預警及防控。此外，對于季節(jié)凍土區(qū)路基工程，設置保溫層或者采用熱管加熱技術(shù)減小路基的凍結(jié)深度，或研發(fā)新型路基側(cè)向排水材料，減少路基含水量，進而控制路基凍脹，減少凍害的發(fā)生。（2）寒區(qū)橋梁工程在對我國寒區(qū)橋梁工程病害特征和防治技術(shù)現(xiàn)狀調(diào)研和分析的基礎上，結(jié)合最新研究進展，提出如下建議與對策。1）深入研究寒區(qū)橋梁-凍土相互作用機理，發(fā)展寒區(qū)橋梁計算理論：寒區(qū)橋梁-凍土相互作用過程復雜，深刻理解寒區(qū)橋梁-凍土相互作用機理是寒區(qū)橋梁建設和病害防治的前提和基礎。目前，對于寒區(qū)橋梁-凍土相互作用過程，特別是對其長期熱力行為的相關(guān)研究較少，橋梁基礎變形計算主要是借鑒凍土蠕變的計算方法，很少

49、考慮樁基-凍土相互作用的特殊性。因此，亟需深入研究寒區(qū)橋梁-凍土相互作用機理，發(fā)展適合寒區(qū)橋梁的計算理論。2）提出適合凍土熱力特性的橋梁設計理論和建造技術(shù)：凍土工程地質(zhì)性質(zhì)復雜，尤其對溫度變化極其敏感。寒區(qū)工程環(huán)境惡劣復雜，也是造成寒區(qū)橋梁工程病害多發(fā)、服役期性能下降的主要原因。過去的橋梁設計，一般沿用常規(guī)地區(qū)的工程經(jīng)驗，很少考慮寒區(qū)橋梁的特殊性。因此，亟需提出適合凍土熱力特性的橋梁設計和建造技術(shù)。在深刻理解寒區(qū)橋梁熱力特性的基礎上，有針對性地在設計和建造中充分利用凍土與樁基的凍結(jié)力，有效避免樁基對凍土環(huán)境的擾動，進而形成適合凍土熱力特性的橋梁設計理論和建造技術(shù)。此外，寒區(qū)路橋過渡段差異變形病害非常普遍，長久以來路橋過渡段跳車一直是影響運營速度、行車安全和舒適度的關(guān)鍵難題，往往通過經(jīng)常性維護養(yǎng)護來緩減，缺乏成熟