词条 | 冻土 |
释义 | dongtu 冻土(卷名:地质学) frozen soil 温度在0℃或0℃以下,并含有冰的土。处于0℃或0℃以下,但不含有冰的土称冷土。根据冻土冻结的时间,可将其分为季节冻土(冬冻夏融的)和多年冻土(数年至数千年)或永久冻土。季节冻土又称活动层。冰在冻土中是一种造岩矿物,它使土颗粒胶结起来形成冻土结构。但更为常见的是冰在土中形成独立巨大的冰体(冰层、冰胝、冰透镜体等),或是在裂隙中形成分散的、体积不大的冰体。冻土在含冰的同时还可能含有冻结薄膜状的结合水。土中的水转化为冰极大地改变了土的物理状态、变形性、强度、透水性及电学、热学等性质。 冻融现象 指冻土中温度变化越过其中水的冰点时所发生的一系列物理、化学作用。冻融与岩、土体中的温度变化、水的相变和分凝成冰等有关。温度变化形成冻裂。这是指严寒时土体的收缩力大于其强度,而形成寒冻裂隙。一般发生在河漫滩阶地及缓坡上。冻裂在平面上呈多边形,温差越大,多边形愈小。冻裂因充填不同的物质而形成冰楔、土楔或砂楔。土体中其他成因裂隙中的水冻结形成冰脉,融化后成为土(砂)脉。冻土中水的相变形成冻劈,它是水冻结时体积增大9%,导致岩石裂解成碎块的现象。冻胀丘为冻土区常见的一种冻融现象。冬季当地表冻结时,多年冻土层中的冻结层上水季节承压,如果冷生静压力超过上覆土层的强度,地表便隆起,形成冻胀丘。冻胀丘分开放型和封闭型两种。前者地下水与外界水源有水力联系,而后者则无联系。开放型冻胀土的规模和危害均较封闭型大。覆盖在缓坡地带,含有粉粘土质的第四纪堆积物,在反复的冻融作用下,结构破坏,强度降低,消融时在水的作用下土体失去平衡,沿坡面蠕变下滑形成融冻泥流。融冻泥流分表层和深层两种。前者发育于季节融化层上部,后者则以地下冰或多年冻土的上限的滑动面。多次蠕变滑动使坡面呈阶梯状,规模也较大。含水量较高的粉粘土中的薄膜水,冻结时向冻结面迁移、结晶分异而成的冰体,称为分凝冰。若土体的冻结速度与水分迁移速度平衡的时间较短,形成冰透镜体;若平衡时间较长,则形成厚层地下冰。分凝冰常伴随冻胀产生冻拔。冻拔是在反复冻融过程中,砾质粘土中的石块逐渐向上移动,最终露出地表的过程。多年冻土区常见的桩柱、电杆、测量基准点逐年冻起,直至倒毁的现象也为冻拔。厚层地下冰局部或全部融化时,在平缓地形上产生地表沉陷和塌落,称为热融沉陷,积水时形成热融湖塘。在坡面上由于上方地下冰融塌,塌落物覆盖于坡脚,上方重新暴露出的新的地下冰层再次融化、塌落,如此反复顺坡向上逐渐发展形成热融滑塌。(见彩图) 冻融害防治措施 冻融作用给冻土地区的工程建筑等带来很大危害。为防治冻融危害必须针对不同成因机理制定合理措施。例如冻裂可破坏公路路面、机场跑道、排水渠道等,防治时以保温和改换土质为主。冻胀丘在冻融过程中使工程建筑、路基等发生不均匀隆起和沉陷,甚至酿成重大交通事故,防治时对封闭型冻胀丘以改土、截导地下水为主;对开放型冻胀丘以避开为宜。融冻泥流、热融滑塌常导致建筑物位移和局部掩埋,防治时宜采用清基、挖挡、疏导或避开的方法。防治冻拔以减少或消除切向冻胀力为主,辅以反滤层,桩基四周除滑等措施。在厚层地下冰地段进行建筑时,首先需了解地下冰的分布与厚度。采用保存冻土的建筑原则时,则需采用绝热层、冷桩等保温措施;采用边建筑边融化冻土的原则时,则需进行加固措施。 冻土分布 冻土分布很广,前苏联、加拿大的高纬度地区全部为冻土覆盖。中国华北、东北、西北地区有季节冻土。多年冻土主要分布于黑龙江省的北部、西藏高原和青海的高山地区等。 |
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