桩基室内模型试验解析多年冻土区季节融化层深度变化

多年冻土区季节融化深度是反应冻土地温场变化的重要指标，一般认为10月份是冻土融化深度最大的月份，故根据运算结果分别提取当年、30年、50年、70年后10月份的冻土融化深度，如图3.7所示。

图3.7　各年份10月份温度场云图

冻土温度的变化直接影响着土体的性质，将温度高于0°的土层称为融化层，分析图3.7所示各个年份地温场云图，根据各个年份地温曲线的温度变化区间，分析得出当年的冻土融化层深度为2.7m；30年后的冻土融化层深度为2.9m；50年后的冻土融化层深度为4.6m；70年后的冻土融化层深度为9.4m。由此可以看出大气温度升高会对冻土地温产生影响，冻土在长时间跨度下呈现退化趋势，即冻土的上限下降，融化层厚度加深。

考虑未来年份大气温度升高，传入地层内部的热量也会增多，对比同一地层深度不同时间下的温度变化，可以看出随着时间推移，地层温度呈上升趋势。此外，在长时间跨度下地中热流对于深部地层的温度场也有一定影响，为定量分析当年、未来30年、50年、70年土体温度场变化规律，提取数据并绘制温度变化趋势图，如图3.8所示。

图3.8　不同年份的地层温度曲线(www.xing528.com)

分析2013年、2043年、2063年、2083年10月份地温曲线，2013年和2043年，地表温度为负温，沿地表向下温度呈先增大后减小，最后趋于稳定的趋势。10月份是冻土区的冷暖交替季节（暖季向冷季的过渡期），地表温度受大气温度的影响较快，热量传递存在滞后性，地表处土体虽然受到冷季地温的影响，但在地表下一定深度仍在传递暖季的热量，此时土体便会有正温存在，即土层中出现融化夹层。由于大气温度的逐渐升高，在2063年和2083年的10月份，地表温度也已由负温转为正温，而下部温度的变化规律与之前年份相同。分析2013年、2043年、2063年、2083年4月份地温曲线，由于4月份是冷季向暖季的过渡期，未来70年地表温度在4月份均为负温，但是受大气温度升高影响，可以看出整体温度已经有所抬升，即使在4月份，2083年同样出现了融化夹层。

分析在未来30年、50年、70年地层较深位置处地温的变化规律，由图3.8知，试验区域土层深度超过40m时，在未来年份地温会有上升的趋势，分析原因认为，在长时间跨度下地中热流对于深部地层的温度场也有一定影响，此影响会使得地温升高，并且随着时间推移，此影响会持续存在。