青藏公路长期研究表明，青藏高原多年冻土公路工程空间效应敏感，主要表现为公路空间效应直接改变下伏冻土地基的天然能量平衡状态，继而引发一系列工程病害. 针对这一工程问题，提出多年冻土地区公路能量平衡设计理论，研究公路工程建设引发的多年冻土地基能量变化状态，平衡自然环境变化和工程建设等导致的外界“有害”能量导入与工程处置措施对冻土地基中“有害”能量导出之间相互关系，从空间和时间两个维度分析多年冻土地区公路工程的能量平衡过程. 据此，作为多年冻土公路工程的设计依据，将为青藏高原高速公路的科学设计提供理论支持.
以玛多地区多年冻土为背景，建立多年冻土地温场的数值计算模型，以不同的方式考虑近 60 a 来的气温变化构成不同的上边界条件，通过模型计算分析不同上边界条件下的不同时期温度场、未来冻土退化特征.结果表明：在上边界条件中采用气象站实测近60 a波动温度值和采用近60 a平均恒定值时，浅层冻土地温差异明显，且越浅层地温与越近时间的上边界条件相关.预测未来100 a冻土地温变化趋势发现，相同升温速率和升温初始温度条件下，上边界采用实测60 a波动温度值对冻土退化过程影响较小；升温初始温度值提高到与趋势线衔接后，冻土退化起始时间从约第45年提前到约第20年；60 a实测温度和升温初始温度值均提高到与其初始温度场上边界条件衔接后，冻土退化起始时间从约第20年提前到约第15年；冻土退化从开始到完全退化经历时间为25 a左右.
气候变暖会加剧青藏工程走廊多年冻土区融沉灾害的发生，威胁重大工程的安全运营. 选取冻土体积含冰量和活动层厚度变化量为指标，借助ArcGIS软件，采用融沉指数模型对青藏工程走廊融沉灾害做出了区划. 结果表明：在未来50 a，青藏工程走廊内融沉灾害在A1B和A2情景下主要为中高风险性，在B1情景下主要为中低风险性. 高风险区主要分布在楚玛尔河高平原、五道梁和开心岭等高温高含冰量冻土区.
施工过程中混凝土的入模温度和水化热对多年冻土区桩基施工期间的热稳定性具有重要影响. 针对该问题，利用有限元方法定量研究了±400 kV青藏直流输电线路冻土区锥柱基础入模温度、水化热和含冰量对桩基回冻过程、温度场变化和桩底融化深度的影响规律. 结果表明：水化热影响下，桩基中心温度在第3天达到最高，桩底滞后1 d，基坑表面受其影响较小，主要受环境温度影响；第24天，桩底出现最大融化层，随着入模温度增加，融化层厚度相应增加，入模温度为6℃时融化层厚度为34 cm，15℃时为55 cm；入模温度越高，回冻时间越长，当入模温度为6℃时，完全回冻需经历52 d，15℃时，回冻时间将增加7 d. 含冰量对桩底融化深度有影响，含冰量越大底部融化深度越小；冻土年平均地温是影响桩底融化深度的重要因素，少冰高温（-0.52℃）、低温（-1.5℃和-2.5℃）冻土条件下，最大融化层厚度分别为38 cm、34 cm和25 cm. 基于上述结果，在多年冻土地区的桩基工程，建议混凝土入模温度为6~8℃，底部碎石垫层至少40 cm.
多年冻土路基的稳定性很大程度上取决于其下伏多年冻土层的热稳定性. 当融雪、降雨或人为等外界因素形成的路基坡脚积水持续一段时间后，这些积水可能通过入渗对流换热、热边界侵蚀、补给冻胀水分等方式加剧或诱发多年冻土路基热稳定性的下降和丧失. 通过回顾国内外相关文献，从影响多年冻土路基稳定性的因素、积水对路基活动层冻融过程中水分迁移的影响、热融湖塘类积水对冻土路基的热影响、降雨和融雪积水入渗对冻土路基的热影响等方面，归纳总结了坡脚积水对多年冻土路基影响方面的研究进展；在此基础上，提出了对此问题进一步深入的研究展望和探讨.
冻融循环作用通过破坏黄土颗粒的大小和土体的骨架及组构影响黄土的孔隙率. 通过颗粒分析实验发现冻融循环后土体颗粒有变小趋势，且集中分布在0.01～0.05 mm，在冻融10次后颗粒大小趋于稳定. 对经历冻融循环后的黄土进行压汞实验，发现随着冻融次数的增加，土体孔隙中的大孔径先减少，后增多；小孔径先增多，后减少，最后向5～10 μm范围内集中. 土的孔隙率也随冻融次数的增加而发生变化. 原状黄土的孔隙率在冻融5次时达到最小值，在冻融10次时达到最大值，冻融10次之后原状黄土的孔隙率在40%上下波动，达到稳定状态. 重塑黄土在冻融3次时孔隙率减少了6%并达到最小值，在冻融5次时孔隙率增加3%并达到最大值，最后在40%上下波动，达到稳定状态. 渗透系数的变化曲线与通过压汞实验获得的孔隙率变化曲线相似，印证了随着冻融次数的增加黄土的孔隙率呈先减小，后增大，然后趋于稳定的变化规律.
块石路基是多年冻土区应用最为广泛的多年冻土路基形式. 为了研究多年冻土区修筑高速公路后块石路基的效果，选取青海省新建共和-玉树高速公路3个块石路基监测断面的实测资料，对路基修筑初期多年冻土温度状况进行了分析. 结果表明：路基修筑初期路基中心原天然地表下0.5 m处仍表现出季节变化规律，至原多年冻土上限深度处，温度波动幅度急剧减小. 块石路基的保温效果与年平均地温密切相关，年平均地温越低，对冻土的保护效果越显著. 受阴阳坡效应的影响，左路肩/坡脚温度高于右路肩/坡脚. 左右路肩及中心孔下多年冻土上限都得到不同程度的抬升，抬升幅度主要受路基高度影响，与多年冻土年平均地温没有必然关系.
土地覆被变化对土壤水分的影响是生态水文学和流域水文学研究的关键问题，基于长江源典型多年冻土区不同高寒草地土壤水分的观测，结合降水、生物量（包括地上和地下）和土壤理化性质，研究了活动层土壤水分变化对不同高寒生态系统的响应. 结果表明：高寒草甸生物量、土壤养分含量均比高寒草原高，且对降水响应更为强烈，致使高寒草甸土壤水分变异性弱于高寒草原. 在土壤完全融化阶段，高寒草甸土壤活动层存在一个低含水层（50 cm左右）和两个相对高含水层（20 cm和120 cm），但高寒草原土壤水分在活动层剖面上有随深度逐渐增大的一致性趋势；在秋季冻结过程中，高寒草甸土冻结起始日滞后于高寒草原土3~15 d；在春季融化阶段，高寒草原土更高的含冰量需要更多的融化潜热. 此外，表层土壤中（0~20 cm），高寒草甸土比高寒草原土有更大的持水特性，而在活动层中下部则呈现完全相反的结果，不同高寒生态系统的演替改变了土壤的水热迁移过程.
冰川、积雪和冻土变化产生的水文效应对下游水资源供给具有重要影响，近几十年来新疆区域洪水呈显著加重趋势，尤其是南疆区域洪水明显加剧. 以天山南坡黄水沟与清水河寒区流域为研究区域，通过分析水文站极端水文事件，结合流域上游山区巴伦台气象站资料，研究了高寒山地流域在气候变化背景下极端水文过程出现时间、年最大和最小径流的响应特征. 结果表明：1986年是水文过程的突变点，从1986年开始随着降水、气温的增加，河流径流量呈增加趋势；最大年径流出现时间从6月中下旬推迟到7月下旬；最大径流和最小径流与年径流量呈正相关关系，最大径流与夏季降水关系密切，而最小年径流与冬春季的气温关系密切. 随着1986年以来的气温升高，冻土退化产生的水文效应使冬季径流增加明显，也使年最小径流明显增大；1986年以来降水变化决定着年径流量增加，使年最大径流集中出现在夏季且量级增大. 总体来讲，20世纪80年代中期以后山区河流年极端洪峰量增大，洪水量增多，年际间变化幅度明显增大，从而对下游造成更严重的灾害. 因此，加强气候变化对寒区流域水资源和洪水灾害的影响评估，使科学技术在减灾方面发挥主导作用.
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