青藏高原气候转暖与冻土工程的关系*

吴青柏 张中琼 刘 戈

(①中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室， 兰州 730000， 中国)

(②中交第一公路勘察设计研究院有限公司， 西安 710065， 中国)

0 引 言

冻土是一种温度低于0℃且含有冰的特殊土体，连续存在两年或两年以上的冻土为多年冻土。多年冻土是地球上分布最为广泛的冰冻圈因子，约占地球陆地面积的17%，占北半球陆地面积的24%(Biskaborn et al.，2019)。多年冻土是在气候变化背景下受地理环境、地质构造、岩性、水文地质和植被等区域因素影响通过活动层内物质和能量交换而发育和演变的产物。多年冻土的发生和发展，将改变地气间的能水循环、碳循环，陆地生态系统、寒区水文系统和工程建筑物稳定性。近年来气候转暖条件下多年冻土退化加速，触发一系列来自陆地生态系统、多年冻土区碳循环、水文系统和工程构筑物的严重后果，冻土融化的风险剧增(Nelson et al.， 2001)。

青藏高原独特的环境孕育了面积为1.40×106km2的高海拔多年冻土，是全球中低纬度地区多年冻土分布最广泛的区域，约占青藏高原陆地面积的54.3%(程国栋等， 2000)。最新的冻土调查结果显示，青藏高原多年冻土面积为1.06×106km2，约占陆地面积的40.2%(程国栋等， 2019)，多年冻土对青藏高原工程规划和安全运营、生态环境、水文水资源等产生重要的影响。多年冻土对气候、生态环境、水文条件变化非常敏感，特别是年平均地温高于- 1.0℃、体积含冰量超过25%的高温高含冰量冻土尤为敏感。气候转暖影响下青藏高原多年冻土退化显著，包括活动层厚度增大、多年冻土温度升高、多年冻土厚度减薄、多年冻土分布下界升高等。冻土退化引发的地下冰融化导致地表沉降，引起一系列冻融灾害问题，如热融滑塌、冻土滑坡、融冻泥流等。气候转暖导致多年冻土发生区域变化，工程作用主要导致局部场地冻土发生退化，工程下部多年冻土上限增大、冻土温度升高，导致地下冰融化、冻融灾害增多等，引起工程稳定性变化和工程服役性降低(图1)。

图1 气候转暖和工程作用对多年冻土的影响

冻土作为工程构筑物的特殊地基，与非冻土地基的重大区别，在于冻土地基具有厚度不等的地下冰体和冰层，冻土融化导致工程发生下沉变形。同时，随着冻土温度变化，其工程性质发生显著变化。冻土地基在冻结状态下，大多数冻土都表现出较高的强度，且具有相对隔水的特征。在融化状态时，就完全丧失其强度。在其反复冻结与融化作用下，地基土的强度出现弱化，并引起一系列冻土工程问题。在多年冻土区工程建设时，由于工程构筑物改变了场地地表的物理性质，引起了地表辐射和能量平衡，改变了地气之间的热交换过程。因而，工程热影响在建设初期对冻土热状态产生显著的放大效应，易引起冻土地下冰融化和工程稳定性变化。在气候转暖和工程热影响叠加作用下，冻土热状态处于长期动态变化过程中，使工程在运营阶段处于长期的不稳定状态。冻土工程要想维持其热-力学稳定性状态，必须预先采取工程技术措施调控或减小工程对其下部多年冻土的热影响，避免地下冰发生融化和多年冻土升温。

本文在前人研究的基础上，试图对青藏高原气候变暖和工程作用影响下多年冻土变化特征和工程稳定性进行系统梳理，从预防冻土融化角度阐述了冻土工程安全保障技术，最后探讨了未来气候变化情景下多年冻土变化趋势及其对工程服役性影响。

1 气候转暖下多年冻土变化

青藏高原由于其气候变化的独特性以及其热力和动力作用对下游的中国东部季风气候乃至全球大气环流和气候产生显著的影响(叶笃正等， 1979)。过去50年间，青藏高原年平均气温的线性增温率为0.37℃/10 a，明显高于北半球和同纬度地区(Kuang et al.，2016)。气候变化影响下多年冻土发生显著的变化，包括多年冻土面积、冻土厚度、多年冻土分布下界、多年冻土温度和活动层厚度等。

根据青藏高原约190余个钻孔地温数据，地表下15 m深度多年冻土温度总的高于- 4.0℃，其中一半以上冻土温度高于- 1.0℃，为高温多年冻土(Wu et al.，2010a)。过去60年来，青藏高原多年冻土一直处于持续升温状态， 20世纪70年代～90年代期间，岛状不连续多年冻土温度升高了0.3～0.5℃，连续多年冻土区升高了0.1～0.3℃(Cheng et al.，2007)。青藏公路沿线冻土地温连续观测表明， 1996～2006年，6 m深冻土温度升高了0.12～0.67℃，平均升温速率为0.39℃/10 a。高温冻土(年平均地温>- 1.0℃)平均升温率为0.23℃/10 a，低温冻土平均升温率为0.55℃/10 a(Wu et al.，2008)。1995～2014年，冻土升温速率为0.23℃/10 a，升温速率有所减缓。年平均地温(12～15 m深)升温速率为0.15℃/10 a，大于20 m多年冻土处于持续升温状态，低温冻土区40 m深的冻土和高温冻土区30 m深的冻土显著升温，冻土厚度减薄了1.8～2.4 m(Zhang et al.，2020)。2005～2017年，青藏公路沿线10 m深度冻土升温速率为0.15℃/10 a; 2002～2014年，青藏高原东部的青康公路沿线15 m冻土温度升温率为0.013～0.17℃/10a，平均升温率为0.08℃/10 a(程国栋等， 2019).

青藏高原活动层厚度平均介于1.67～3.29 m，其中高寒草甸活动层厚度介于1.32～1.83 m，高寒草原为1.03～5.86 m，空间差异非常显著(程国栋等， 2019)。在气候变化影响下，青藏高原活动层厚度处于持续增大状态。活动层厚度模型预测，过去30年来青藏高原活动层厚度以1.33 cm的速率在增大(李韧等， 2012)。青藏公路沿线冻土观测资料表明， 1995～2007年活动层厚度年增加率约为7.5 cm·a-1，高温冻土活动层厚度大于低温冻土。在中高山区低温冻土区，活动层厚度平均年增加率为4.3 cm·a-1； 在高平原和盆地区，活动层厚度平均年增加率为6.7 cm·a-1(Wu et al.，2010a)。据最新的观测资料统计， 1995～2014年，活动层厚度在加速变深，平均达8.4 cm·a-1(程国栋等， 2019)。

伴随着冻土退化，热融湖塘和热融滑塌和冻土滑坡等冻融灾害显著增加。根据近年来地面和遥感调查，青藏公路沿线大约分布着250余个热融湖塘，总面积大约139×104m2，平均热融湖塘面积约为5580 m2，热融湖塘集中分布在高平原和沟谷盆地(Niu et al.，2011)。气候转暖下，热融湖塘数量有所增加，面积有所扩大。热融湖塘的形成和发育对寒区工程、水文水资源、寒区环境演化均有较大影响。同时，热融滑塌或冻土滑坡也显著增加，据最新的遥感数据显示，青藏铁路沿线五道梁到风火山新发现42个热融滑塌(Niu et al.，2016)，这些多年冻土区斜坡的热喀斯特过程是冻土退化的结果，远离工程构筑物基本对工程没有影响。但是，在气候变化背景下，工程活动诱发了热融滑塌和冻土活动层滑坡，如青藏公路K3035处工程取土导致地下冰暴露而诱发的，对青藏公路安全运营造成了一定的威胁(Niu et al.，2012)。风火山地区由于修筑路基导致平缓斜坡后缘产生蠕滑拉张裂缝，后期异常降水作用导致冻土活动层滑坡，冻土滑坡前缘滑坡体伸入涵洞近9 m，对青藏铁路安全运营构成了一定的威胁。北麓河地区青藏铁路也发生了类似的灾害，对青藏铁路安全运营也产生了威胁。

2 工程作用下多年冻土变化

多年冻土区修建路基工程不可避免地改变地表的物理性质，如地表反照率、粗糙度、总体输送系数和地表温度(Zhang et al.，2016)，导致长波辐射、短波辐射和净辐射的辐射特征变化，同时改变了地表感热、潜热和储热通量等能量平衡特征(Zhang et al.，2017)。公路路面是沥青路面，相对隔断了大气与地表之间的水汽交换，具有强烈的吸热效应(Zhang et al.，2018)。铁路是砂砾路面—道砟表面，具有一定的冷却作用。这两种路堤表面的能量平衡差异使其对路基下部多年冻土的热量积累产生了差异。路基的热量积累主要来源于路基中心和边坡，沥青路面公路路基中心下部热量积累要大于路基边坡下部，铁路路基边坡下部的热量积累要大于路基中心。同时，高速公路宽幅沥青路面将强化路基中心下部土体的热量进一步积累(Yu et al.，2015)。

气候变暖影响下，工程热扰动的叠加作用加速了工程下部多年冻土的退化，引起了工程下部多年冻土上限加深、冻土温度升高。然而，路基下部冻土热状态变化并非是气候变暖和工程热扰动作用的线性叠加结果，目前还难以区分气候变暖和工程作用对工程下部多年冻土变化的相对贡献，这也是工程设计考虑气候变化问题的难点。

根据青藏公路和青藏铁路的冻土工程长期监测，沥青路面下部和铁路砂砾路面下部路基中心孔和天然地表下部土体温度的变化过程存在着显著的差异(图2和图3)。沥青路面(公路)下0.5 m深度的夏季土体温度远高于天然地表，冬季温度相差较小。而砂砾路面(铁路)下0.5 m深度冬季土体温度略高于天然地表，冬季温度差异较小。在气候和工程影响下，路基下部土体温度远高于天然状态。但公路下部和铁路下部表现出了显著的差异，尤其是冬季温度。铁路道砟在冬季表现出了较好的冷却效应，导致下部土体具有一定的降温作用，沥青路面吸热效应使下部土体温度升温显著。在工程和气候的影响下，工程下部冻土的热状态不仅发生了显著的变化，而且人为多年冻土上限也发生了显著的变化。在路基修筑初期，多年冻土上限发生了显著抬升，但随着工程作用的影响，多年冻土上限将会发生下降，且下降幅度与多年冻土热稳定性和含冰状态以及路基高度等有密切的关系。青藏公路长期监测资料表明，沥青路面下部多年冻土上限处于持续增加过程，冻土温度持续升高，但高低温冻土存在显著的差异。1996～2007年间， 6 m 深冻土升温速率介于0.18～0.87 ℃/10 a， 10 m深冻土升温速率介于0.22～0.52 ℃/10 a(吴青柏等， 2013)。1996～2007年间，高温冻土(年平均地温>- 1.5℃)上限的年增加率介于17.4～25.8 cm·a-1，低温冻土(年平均地温<- 1.5℃)上限年增加率仅为2.1～9.4 cm·a-1(吴青柏等， 2013)。同时，青藏公路下部出现了融化夹层，钻探和地质雷达勘测结果显示，路基下部的融化夹层约占630 km多年冻土区的58%(吴青柏等， 2013)。

图2 青藏公路路基中心下部和天然地表下部0.5m(a)、2m(b)和5 m(c)土体温度的变化

图3 青藏铁路路基中心下部和天然地表下部0.5m(a)、2m(b)和5 m(c)土体温度的变化

在气候和工程热效应的作用下，运行近40年的青藏公路沥青路面下部多年冻土变化显著。多年冻土铺筑路基后，冻融过程会使多年冻土上限处于升高状态，但随着气候和工程的热影响，路基下部冻土温度逐渐升高，多年冻土上限会发生下降。青藏铁路多年冻土区路基工程监测结果显示，年平均地温高于- 0.6℃的高温冻土上限已出现一定程度的下降，阴坡路肩下部冻土上限下降幅度显著(马巍等， 2013)。同时，青藏铁路修筑路基初期多达18处也出现了融化夹层，年平均地温低于- 1.0℃的低温多年冻土区融化夹层在观测期内逐渐消失，高于- 1.0℃的高温多年冻土区融化夹层未消失，融化夹层厚度有增大的趋势(孙志忠等， 2015)。然而，青藏公路路基下部的融化夹层与青藏铁路的成因略有差异，青藏公路的融化夹层是由于气候变化和工程作用影响下冻土融化深度过大而引起了冬季冻土在垂直方向上产生了不衔接，青藏铁路主要是由于修筑路基使得冬季最大季节冻结深度不能达到路基下部多年冻土顶板位置而产生了不衔接。

3 冻土变化诱发的工程病害

阴阳坡效应是青藏高原路基工程典型问题，是指左右路肩下部多年冻土上限和冻土温度差异，并引起路基不均匀下沉和纵向裂缝(Chou et al.，2008)，这一效应主要是由于路基边坡太阳辐射差异引起的路基边坡表面温度差异所致。图4显示青藏铁路路基走向与太阳辐射和边坡表面温度成正比(图4a、图4b)，但左右路肩下多年冻土上限差异和土体温度差异与路基走向关系不显著(图4c、图4d)。说明左右路肩下部多年冻土上限差异和冻土温度差异并不仅受到路基表面温度的影响，也包括路基高度、土体性质、多年冻土热稳定性等(Wu et al.，2011)。气候转暖影响会加剧阴阳坡效应，工程措施会减弱这一效应(Wu et al.，2011)，特别是针对这一效应的调控措施减弱幅度更大。

图4 青藏铁路路基走向与路基左右边坡表面太阳辐射差(a)、路基左右边坡表面温度差(b)、左右路肩下多年冻土上限差(c)和左右路肩路基下部0.5 m深土体温度差(d)的关系

气候变化和工程作用下冻土融化导致了大量的工程病害，路基工程病害主要为路基沉陷、波浪变形、横向裂缝和纵向裂缝，路面病害主要为网裂、车辙、壅包等(Chai et al.，2018)。路基工程病害主要与冻土融化有关(Wang et al.，2020)，受到了多年冻土温度、含冰状态、多年冻土上限和路基高度等因素的影响(陈继， 2007; Chai et al.，2018)。青藏公路先后开展了多次工程病害调查，表1是依据2005～2006年青藏公路工程病害调查的估算表。表1显示，工程病害比例占各地貌单元路段长度的1%到81%，平均病害率为38.6%。这些路段中有些路段工程病害比例明显偏高，可能与青藏铁路建设有关，同时这些路段大部分是尚未整治的路段。表1显示在可可西里、风火山和北麓河等路段，路基病害率超过了50%，这些路段大部分为高含冰量冻土，且路基下部融化夹层比例高达50%(章金钊等， 2008)。路基病害与路基高度具有极为密切的关系，路基沉降变形随路基高度增加而减少，但路基裂缝随路基高度增加而增加(陈继， 2007)。

表1 青藏公路2005～2006年路基工程病害调查结果

4 冻土工程热稳定性控制技术

在气候和工程影响下，冻土工程性质始终处于动态变化中，土体冻胀会随着水分迁移和水汽运移而不断地改变其对工程构筑物的影响，冻土融化下沉会随着冻土中地下冰的融化和冻土温度升高不断地改变着工程构筑物的稳定性。因此，要想保证多年冻土工程建筑物的稳定性，需预先采取工程技术措施来防止冻土融化或升温而使工程处于热力稳定状态。多年冻土一旦融化后是难以恢复的，任何后期的地基改良均难以保证工程安全，反而会带来更多的外部热量。

防止冻土融化或升温主要可通过一定的工程结构或基础形式调控热的传导、对流和辐射来实现(程国栋等， 2009)，最大限度地避免地下冰融化和多年冻土升温，避免产生较大的融化下沉和冻土变形。

调控热的传导主要通过加高路基填土高度或在路基中铺设保温材料等增加热阻的方法(图5a)，减小夏季进入工程下部的热量。然而，这种方法同时也减小了冬季进入工程下部的热量，只能够起到延缓冻土融化的作用(Sheng et al.，2006)，对于考虑气候变化工程设计和年平均地温高于- 1.0℃高温冻土与体积含冰量大于25%的高含冰量冻土来说是不适用的。在青藏公路和青康公路建设中未考虑气候变化问题，广泛使用了这种增加热阻控制冻土融化的方法。

图5 冻土工程稳定性控制技术

热棒路基主要是利用热棒(管)内液氨工质汽液两相对流循环将路基下部土体的热量置换出来，这一结构只有在冬季气温低于土体温度时才能够发挥作用，当夏季气温高于土体温度时热管停止工作，是一种单向导热装置(郭宏新等， 2009)，被广泛应用于寒区工程建筑物，包括交通运输和阿拉斯加输油管道工程(Doré et al.，2016)。我国在青藏铁路建设和青藏公路整治工程中广泛使用了热棒路基结构(图5b)，在路基或路基坡脚单侧或两侧分别按照一定的间距插入热棒，以保证路基下部多年冻土的稳定性。该技术在柴木铁路、共玉高速公路和青藏直流联网工程被广泛使用同时，在青藏铁路多年冻土区工程补强措施上被广泛使用。

调控热的辐射主要是通过遮阳板(图5c)或遮阳棚(图5d)等工程措施降低地面温度来减少太阳辐射对工程下部多年冻土热影响(Esch， 1988)，但因为遮阳板或遮阳棚材料的耐久性问题，这种措施并未在实际工程中得到广泛的使用。青藏公路和青藏铁路开展了一些实验研究，研究结果显示，在年平均气温为- 3.8℃环境下遮阳板可使路基边坡表面温度降低2～4℃，在年平均气温为- 6.0℃环境下遮阳棚内地表温度可降低8～15℃(Feng et al.，2006)。

调控热的对流主要是通过工程结构措施增加自由对流和强迫对流来降低工程下部的土体温度(马巍等， 2013)。架空通风基础在工程建筑物广泛使用，但路基工程目前处于试验阶段。通风管路基(图5e)是一种冷却路基的重要措施之一，它通过冬季冷空气在路基中铺设的通风管内发生的强迫对流来降低路基中土体热量，但夏季通风管同样存在强迫对流过程，有利于夏季热量进入路基，为减小夏季强迫对流的弊端，发展了一种具有温控的通风管(图5f)措施以减小夏季热量的影响。同时，为强化通风管的冷却作用，发展了一种透壁通风管形式。通风管路基的研究结果表明，在年平均气温为- 3.8℃、冻土年平均地温为-1.5～- 0.9℃环境下，它可使路基下部2 m冻土温度降低0.5～1.5℃(Niu et al.，2006)，自动温控通风管路堤基底下3.5 m 处的年平均地温比一般通风管下的低0.45 ℃(Yu et al.，2008)，透壁通风管提高了通风管路基的冷却效率(胡明鉴等， 2004)。虽然通风管措施具有显著的降温作用，但因考虑青藏高原风沙堵塞的影响，在青藏铁路路基工程建设并未得到广泛的应用。

青藏铁路冷却路基措施对其下部多年冻土降温作用存在一定的差异，遮阳板(棚)、通风管路基结构未在工程实践中广泛应用，难以阐述其对路基下部多年冻土的降温作用，只有热棒措施和块石结构路基在多年冻土区路基工程中被广泛应用。热棒路基和块石结构路基均可显著地抬升路基下部多年冻土上限、降低多年冻土温度。由于热棒路基和块石路基对其下部冻土的降温机制不同，其应用存在一定的差异。热棒路基结构在工程应用中主要考虑热棒的影响半径、设计间距、插入方式(直插和斜插)和设置工程部位。热棒的影响半径和降温幅度主要与大气冻结指数和风速有密切的关系，也受到冻土条件的影响，如冻土热状态和含冰量等(郭宏新等， 2009)。数值模拟结果表明，在年平均气温- 3.5℃环境下未来50年升高2℃，热棒路基可抵消气候变化影响，保证路基下部冻土不发生融化(盛煜等， 2006)。块石结构路基主要考虑块石粒径、块石空隙、块石层厚度，路基填土高度、路基走向等因素，同时也需要考虑气温、风速、风向以及冻土条件等。监测数据表明，块石结构路基可以适应未来气温变暖1℃所产生的影响(Wu et al.，2020)。同时数值模拟结果表明，在年平均气温- 3.5℃环境下未来50年升高2℃，块石结构路基可保证路基下部多年冻土发生融化(赖远明等， 2003)。

5 未来气候变暖冻土工程服役性

气候变化增加基础设施的脆弱性，对工程构筑物造成超出正常条件和使用预期的额外压力，影响工程服役性。与气候变暖有关的近地表多年冻土融化增加是基础设施破坏增加的一个主要原因，冻土融化及其所引起的地面沉降，特别是在富含冰冻土区(Melvin et al.，2017)。在多年冻土区，气候变化引起路基下部多年冻土发生融化，导致融化下沉、路基开裂等工程病害增多，要维持路基工程服役性，需花费较高的代价对路基工程进行维修养护。同时，由于冻土融化导致热融滑塌和冻土滑坡等冻融灾害风险增大，特别是在中高山区工程影响范围内冻融灾害对工程安全运营的影响风险增大，威胁工程服役性。在各种气候变化背景下，气温升高和降雨增加，增大了冻融循环作用对路面车辙的影响程度。因此，保证路基工程服役性，冻融循环和降水相关的适应成本将大幅增加。气候变暖导致高温多年冻土退化为季节冻土，工程稳定性得以改善。然而，多年冻土退化过程较漫长，路基土体融化固结排水难以短期内完成，这使得路基土体处于长期不稳定变形中，工程服役性难以维持。同时，气候变化和工程热影响也导致了低温多年冻土转为高温多年冻土，路基下部多年冻土的压缩变形和蠕变变形导致的路基变形长期处于不稳定状态，需要花费更高的维修养护成本来维持工程服役性。

青藏高原未来气候转暖影响下，多年冻土面积缩小、活动层厚度增大，冻土温度将持续升高，冻土热融灾害风险在持续增大(张中琼等， 2012)。相对于1981～2000年期间，活动层厚度将以3.6～7.5 cm·a-1的速率增大，多年冻土上限温度以0.3℃/10 a速率升温(陈德亮等， 2015)。根据全球气候模式的4种RCP情景下青藏高原多年冻土地温分布的模拟结果显示，在RCP8.5情景下多年冻土将以0.39℃/10 a速率升温，且多年冻土面积将以0.12×106km2/10 a减少(Xu et al.， 2019)。5种模式的集合平均结果显示，预计到2020～2039年气温升高1.5℃，多年冻土面积较2010年缩小16%，冻土年平均地温较2010年升高0.04～0.17℃。预计2040～2059年气温升高2.0℃，多年冻土面积缩小28%，冻土年平均地温升高0.09～0.20℃。伴随着冻土退化，冻土温度升高引起的冻土地基承载力降低，工程稳定性变差。值得一提的是，青藏高原近50年来变暖超过全球同期平均升温率的2倍(陈德亮等， 2015)，青藏高原气温升温达1.5℃或2.0℃的时间可能会显著提前，这预示着冻土升温和面积缩小时间也会提前，显著影响冻土工程稳定性。对于青藏高原来说，因为多年冻土温度较高，高温多年冻土近期融化的风险最大，而低温多年冻土区也会因冻土温度升高而变得风险增大。同时，气温升高也改变冻融循环频率，影响基础设施稳定性和脆弱性，基础设施的破坏程度以及维护、更换和适应建筑环境的成本预计将增加。因此，在气候变化背景下，评价冻土工程服役性需要研究量化气候变化对多年冻土区的基础设施的潜在影响，全面研究青藏高原的公路、铁路、直流联网工程和高速公路等基础设施清单和环境压力之间的关系、基础设施的寿命和相关的增量变化的资本和运营和维护成本。

6 结 论

本文从气候变化和工程作用下多年冻土的变化特征、工程稳定性、防止冻土融化的工程技术和未来气候变化对工程服役性的影响方面阐述青藏高原气候变暖与冻土工程之间的关系，得到以下主要的结论：

(1)青藏高原变暖超过同期全球平均升温率的2倍，对多年冻土产生了重要影响。过去20年间冻土以0.01～0.4℃/10 a速率升温，活动层厚度以1.33～8.4 cm·a-1速率增加。冻土变化的空间差异显著，与植被类型、多年冻土地温、土壤性质等有密切关系。伴随冻土退化，热融湖塘和热融滑塌和冻土滑坡等冻融灾害显著增加，对工程稳定性产生了显著的影响。

(2)多年冻土区修建路基工程改变地表的辐射能量平衡，对工程下部多年冻土产生较大的影响，多年冻土上限和冻土热状态均发生了显著的变化。1996～2007年间，青藏公路沥青路面下多年冻土上限以2.1～25.8 cm·a-1的速率增加，冻土以0.18～0.87℃/10 a速率升温，使青藏公路58%路段下部出现了融化夹层。青藏铁路普通路基下多年冻土上限存在增大的情况，冻土温度也有所升高。冻土变化引起了冻土路基产生了融化下沉、路基裂缝等病害。

(3)为防止工程下部冻土融化，提出了通过路基结构调控热的传导、辐射和对流工程措施。青藏铁路采用块石结构路基和热棒结构路基来降低路基下部的多年冻土温度，确保路基工程稳定性。青藏铁路U型块石路基和块石护道-护坡结构可适应未来气候变暖1.0℃的条件，未来气候变暖1.5℃，冻土工程补强措施应提前谋划。

(4)青藏高原多年冻土变化与工程服役性关系较为复杂，需要准确预测气候变暖背景下多年冻土变化及其冻融灾害，同时预测工程下部多年冻土变化及其引起的工程病害，并结合工程服役年限和工程维修养护，综合分析工程服役性的适应成本。