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Monitoring the thermal characteristics of surrounding permafrost during bridge operation in unstable and high ice content permafrost site of the Qinghai-Tibet Plateau

中国科学院西北生态环境资源研究院等团队在期刊 Cold Regions Science and Technology 在线发表研究成果，英文题为《Monitoring the thermal characteristics of surrounding permafrost during bridge operation in unstable and high ice content permafrost site of the Qinghai-Tibet Plateau》。现浇混凝土灌注桩（CIP桩）因施工便捷、承载力优越而在青藏高原工程中广泛应用，但其浇筑水化热与成孔泥浆热量会对周边多年冻土造成显著热扰动，既往研究多聚焦于早期热扰动与短期回冻过程，对运营期长期热行为缺乏关注。该研究以青藏高原可可西里地区清水河大桥为对象，基于2020年至2025年的现场原位监测数据，利用精度正负0.05摄氏度的热敏测温电缆对两根直径1.5米、桩长30米的CIP桩及周边多个钻孔进行每日一次的连续地温监测，系统分析了桩周多年冻土在浇筑后及桥梁运营期间的热场演化特征。研究区多年冻土年均地温为零下0.3℃，属不稳定多年冻土且富含地下冰，多年冻土层内平均质量含水率约49%。结果表明，在该类高温富冰多年冻土区域，CIP桩周边地温恢复极为缓慢，混凝土浇筑完成超过五年半后，桩身及距桩侧0.75米处地温仍持续高于未受扰动的天然场地地温，远低于既有研究中低温冻土区约一年半即恢复的水平，其根本原因在于富冰冻土蕴含大量相变潜热，显著延缓了回冻进程。上部桥面对遮阴侧CIP桩产生了显著的降温效应，加速了该桩周边多年冻土的回冻，但向深部的热发展进程十分缓慢，约需四年时间方能使6米深度处出现明显温度降低，由此导致向阳侧与遮阴侧桩基之间产生不均匀的温度分布。该研究揭示了不稳定多年冻土区桥梁桩基运营期热状态的长期演化规律，指出在气候变暖叠加效应下此类区域桩基热稳定性需持续关注与长期监测，并为桩基不均匀沉降风险评估与防控措施制定提供了重要依据。

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