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冻土

2020-04-09 21:01

温度达到或低于0°C并含固相水(冰)的各类土。冻土可分为多年冻土(又称永久冻土)和季节冻土。多年冻土,指冻结状态持续达3年或3年以上的土。季节冻土,泛指3年间冬季冻结而夏季曾经融化的土。一般情况下,冻土分为上、下两层。下层为多年冻层或永冻层;上层为季节冻土,称冻融层或活动层。冻土的类型和厚度,因纬度、海拔、气温、地温、植被、雪盖、斜坡朝向与坡度、土质(主要是粒度组成及矿物成分)、土中初始水分及外界水分的供给、人类工程活动等条件的差异而变化较大。全球多年冻土总面积约3 500万km2,占陆地面积的1/4,主要分布在俄罗斯和加拿大。中国多年冻土面积约215万km2,占全国总面积的22.3%。多年冻土主要分布在黑龙江、内蒙古48°N以北地区和西部海拔4 300~4 500m以上的高原区。多年冻土的厚度在黑龙江伊里图河车站为40 ~60m,内蒙古乌尔其汗为17 ~30m,而青海的昆仑山口则达75~120m。季节冻土厚度在内蒙古牙克石约290 cm、呼和浩特160 cm,北京70 cm,山西太原90 cm,青海西宁130 cm。

冻土的工程地质问题是冻结膨胀和融化沉陷。当地基土发生冻胀时,如建筑物荷载小于冻胀上举力,则基础将被抬起。由于冻胀上举力常是不均匀的,致使建筑物发生倾斜、开裂;夏暖季节,冻土解冻融化变成稀软状态,强度极低,将使建筑物产生较大的沉陷或倾斜。因此,在冻土区修建水工建筑物、厂房、公路、铁路时,除进行一般地质调查和试验外,还需研究冻土的比热、导热系数(参见土的物理性质)和含盐量、含冰量、压缩系数、冻胀力等,并长期观测土温变化,然后计算基础最小埋深和采取换填、排水疏干、隔温、化学处理或结构处理等措施。

冻土的另一类工程地质问题是冻融泥石流。冻融泥石流发生在斜坡地带,当冻土中含有较多的细粒土,土体在反复的冻融作用下,结构破坏,强度降低,被融水携带沿斜坡向下移动形成冻融泥石流。兴建于冻土区斜坡上的各类建筑物,应采取措施,回避和防治冻融泥石流的危害。

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