冻土地质灾害
季节性冻土地基病害与整治策略分析
季节性冻土地基病害与整治策略分析路基是道路的重要组成部分，它是公路的基础，其强度和稳定性直接影响到整条道路的使用效果。
因此。
提高路基的强度和稳定性是控制整个道路施工质量的关键。
这就决定了当道路穿过季节性冻土地段时，必须对路基进行必要的处理，以防止季节性冻土对路基造成危害。
一、季冻区路基病害1. 冻胀引起的破坏当冬季赴温传入地下，路基中水分（包括通过路基土中毛细管上升到路基内部的地下水及孔隙中原有的部分水分）冻结成冰，并形成冰夹层、多晶体冰晶等形式的冰侵入体，水分冰冻后体积将增加5%～10%，引起土颗粒的相对移动，使土体体积产生不同程度的扩张现象。
如果冻胀力大于基底上的荷载，路基就可能被抬起，形成冻胀丘及隆岗等一些地形外貌。
2. 融沉翻浆在季节性冻土地区水文地质条件不良地段，冬季路基土体由于冰冻作用，使其含水量增大，春季化冻时路基中水分不能及时排除，形成潮湿软弱状态（翻浆），并且土体在融化固结过程中会产生局部地面的向下运动，使路基承载能力严重下降，危害道路的使用性能，不利于道路安全、正常、舒适运行。
二、成因分析路基的病害是与气温、土质及水源条件密切相关的，主要发生在气候严寒、具有季节冻结深度的地区，其土质以细颗粒的粘性土为主，往往富含水分。
分析季节性冻土区路基病害产生的原因主要有以下几个方面1. 气温秋末初冬，形成较大的温差梯度。
由于土中薄膜水具有自高温向低温转移的特性，较大的地温差，将使深部的土中水向基床上聚集，结成扁冰体。
初冬气候温和，降温缓慢，使冻结线在基床上层滞留时间较长，造成水分向上聚集的有利条件。
春寒较长，晚春气温急剧回升，基床上部土融化较快，大量的融冻水分无法排出，又来不及蒸发，形成流塑状泥浆。
2. 水源秋末多雨，冻结前土基原始含水量大。
土层冻结具“开系统”条件，地下水位在冻层附近。
地表排水系统不畅，积水较多，或路基有道碴槽积水，向基床渗透聚集。
路基内部毛细水密布，不能及时排出。
冬季侧沟积雪较多，春融期又遇降水，造成融冻层湿度恶化。
漠大线多年冻土灾害风险分析及管理措施探讨
冻土的危害及预防措施有哪些方面
排水措施
建立排水系统：在冻土区建立完善的排水系统，包括排水沟、排水管等，以降低地下水 位，防止冻土融化后形成泥泞。
排水沟设计：根据冻土区的地形和气候条件，合理设计排水沟的走向和深度，确保排水 顺畅，防止积水对冻土的影响。
排水管选择：选择耐寒、耐压、耐腐蚀的排水管材料，确保排水系统的正常运行，防止 管道破裂或堵塞。
排水设施维护：定期对排水系统进行检查和维护，确保排水设施的正常运行，防止因排 水不畅而导致的冻土危害。
换填措施
目的：防止冻土对建筑物造 成危害
定义：将冻土层挖除，用砂、 碎石等材料进行换填
方法：机械挖除、人工挖除、 爆破等方法
材料选择：砂、碎石、矿渣 等材料
热棒技术
热棒技术原理： 利用热传导原理， 将地下冻土中的 热量导出，降低 冻土温度，防止 冻土膨胀和融沉。
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冻土对建筑物的危害
建筑物地基不均匀沉降
建筑物开裂
建筑物倾斜
建筑物倒塌
冻土对农业的危害
冻土导致土壤肥力下降：冻土层阻碍了土壤中的水分和养分流动，使得土壤肥力下降，影 响农作物的生长。
冻土造成农作物减产：由于冻土层的存在，农作物根系无法正常吸收水分和养分，导致农 作物减产。
冻土造成农作物死亡：在极端情况下，冻土层过厚或温度过低，会导致农作物死亡。
冻土影响农业机械化：冻土层硬度较高，影响农业机械的作业效率，增加了农业生产成本。
冻土对环境的危害
冻融作用：冻土融化时，会释放大量热量，导致土壤温度升高，影响植物生长。 冻胀作用：冻土在冻结过程中，会产生体积膨胀，导致地基变形，影响建筑物稳定性。 冻裂作用：冻土在冻结过程中，会产生裂缝，影响道路通行安全。 冻害影响：冻土融化时，会产生融水，导致道路湿滑，影响交通安全。
201601图说冻土地区活动断裂的灾害效应
十三、冻土地区活动断裂的灾害效应青藏铁路横穿处于强构造活动区和高寒环境的青藏高原，断裂活动与冻土融冻相互耦合，产生特有的地质灾害，称为断裂诱发地质灾害，包括断裂蠕滑变形、不均匀融冻变形、夏季线性排列的泉水群、冬季串珠状斜列冰丘、构造裂缝等灾害类型。
沿部分断裂破碎带，由于断裂活动、桥梁施工及火车震动，还诱发位置随时间发生变化的移动冰丘。
在青藏高原岛状冻土带和常年冻土地区，沿活动断裂发育特殊的热结构和丰富的地下水；断裂活动—地下水运动—不均匀冻胀相互耦合，能够产生显著的灾害效应，导致路基变形、路面破裂、桥梁破坏和涵管拱曲，威胁铁路、公路、输油管道等线路工程安全（吴珍汉等，2003d，2004，2005；Wu et al., 2004）。
PART 13 GEOLOGICAL HAZARDS POSED BY ACTIVE FAULT IN THE PERMAFROST NORTH TIBETAN PLATEAUThe Golmud-Lhasa Railway goes across the Tibetan Plateau characterized by intensely tectonic activity and severe cold climate. The coupling among active faulting, underground water flow and feeezing-thawing may result in variety of geological hazards including seismic fracturing, creep deformation, inhomogeneous freezing and thawing, surface fracture, pingo and migrating pingo. These geological hazards together with earthquake threaten the safety of railway, highway, oil-pipeline and other engineering facilities as bridges, culverts and buildings (Wu et al., 2003d, 2004, 2005).图164 两道河兵站南侧沿活动断裂发育的泉水群与泉华台地（镜头向东，摄于2001年7月）Fig.164 View eastward in July of 2001 at hotspring ponds in linear distribution along active fault in south of Liangdaohe Station of the Golmud-Lhasa Highway图165 沱沱河断陷盆地钻探剖面与低温温泉群Fig.165 Cross section from Tuotuohe to Kaixinling and freezing hotsprings in winter along Tuotuohe active fault图166 温泉盆地东侧沿主边界断裂线性分布的泉水群（镜头向南东，摄于2002年2月）Fig.166 View southeastward in February of 2002 at freezing springs in linear distribution along east boundary fault of the Wenquan graben图167 头二九断裂线性分布的冰丘群（镜头向北，摄于2002年2月）Fig.167 View northward in February of 2002 at pingos in linear distribution along the Touerjiu fault in south of Tanggula Mts.图168 雁石坪断裂（F40）破碎带构造裂缝与斜列冰丘群（镜头向南东，摄于2002年2月）Fig.168 View southeastward in February of 2002 at surface fracture and en-echelon pingos along Yanshiping active fault (F40)图169 安多盆南边界断裂线性展布的古冻胀丘（镜头向北东，摄于2003年3月）Fig.169 View northeastward in March of 2003 at underground freezing domes in linear distribution along south boundary fault of Amdo basin图170 安多盆南活动断裂蠕滑与不均匀冻胀耦合错断全新世砂土并破坏青藏公路（镜头向北，摄于2001年3月）Fig.170 View northward in March of 2001 at active faulting and heterogeneous freezing deformation of the Highway along fault in south of Amdo basin图171 安多盆南活动断裂蠕滑与不均匀冻胀耦合错断全新世砂土导致青藏公路的路基变形（镜头向北，摄于2001年3月）Fig.171 View northward in March of 2001 at active fault cutting Holocene deposits and road deformation of the Golmud-Lhasa Highway resulted from coupling among active faulting, underground flow and heterogeneous freezing in south of Amdo basin图172 安多盆南活动断裂蠕滑及地下水不均匀冻胀变形相互耦合导致青藏公路变形破坏（镜头向北西，摄于2001年3月）Fig.172 View northwestward in March of 2001 at road deformation of the Golmud-Lhasa Highway caused by coupling among active faulting, underground flow and heterogeneous freezing in south of Amdo basin图173 唐古拉山北断裂破碎带的不均匀冻胀导致青藏公路塌陷变形（镜头向北，摄于2001年3月）Fig.173 View northward in March of 2001 at depression of the Golmud-Lhasa Highway along north Tanggula fault图174 乌玛塘盆北沿断裂破碎带发育的多级滑动面（镜头向南，摄于2002年7月）Fig.174 View southward in July of 2002 at multi-level slides along north boundary fault of Wumatang depression of east Damxung basin图175 温泉盆地内部次级断层破碎带冰丘及灾害效应左图：1-全新世河湖相沉积，2-盆内次级断层，3-热融凹陷，4-冰丘，5-等高线（m），6-布曲河及流向，7-设计铁路线，8-设计铁路大桥。
冻土地质问题解决的主要措施阐述
冻土地质问题解决的主要措施引言冻土是指在地表或近地表上，由于长期低温条件下土壤中水分的冻结而形成的一种特殊地质现象。
冻土的存在对于工程建设、交通运输、能源开发等都会带来一系列的地质问题。
为了解决这些问题，采取一系列措施是必不可少的。
本文将详细阐述冻土地质问题解决的主要措施。
1. 冻土工程勘察为了有效解决冻土地质问题，首先需要进行全面细致的勘察工作。
勘察内容包括：- 冻土分布情况：通过野外调查和实验室测试，确定不同区域的冻土分布情况及其性质。
- 冻结特性测试：对不同类型的冻土进行物理力学性质测试，如抗压强度、抗拉强度等。
- 温度场测定：通过测量不同深度处的温度变化，了解冻土层温度场分布情况。
- 湿度场测定：通过测量不同深度处的湿度变化，了解冻土层湿度场分布情况。
- 土壤含水率测试：确定土壤含水率对冻土形成和稳定性的影响。
2. 冻土地质工程设计在进行冻土地质工程设计时，需要考虑以下因素： - 工程类型：根据不同的工程类型（如建筑、道路、桥梁等），确定合适的设计方案。
- 地表温度变化：分析地表温度变化规律，确定冻土层厚度和稳定性要求。
- 土壤含水率控制：通过控制土壤含水率，减少冻融循环对工程造成的影响。
- 抗冻处理：采取合适的抗冻措施，提高工程结构的抗冻性能。
3. 冻土地质工程施工在进行冻土地质工程施工时，需要注意以下事项： - 施工季节选择：选择合适的施工季节，避免在冻土层温度较高时进行施工，以免破坏冻土层稳定性。
- 施工方法选择：根据具体情况选择合适的施工方法，如加热、预埋管道等。
- 施工监测：对施工过程进行实时监测，及时发现并解决施工中出现的问题。
4. 冻土地质问题预测与监测为了及时发现和解决冻土地质问题，需要进行预测与监测工作： - 温度场监测：通过安装温度传感器，实时监测冻土层温度变化情况。
- 湿度场监测：通过安装湿度传感器，实时监测冻土层湿度变化情况。
- 地表位移监测：通过安装位移传感器，实时监测地表位移情况，判断是否存在地质灾害风险。
冻土退化对北方地区生态环境的威胁
冻土退化对北方地区生态环境的威胁北方地区是我国重要的生态屏障，拥有广袤的冻土地带，这片土地几乎一年四季都被冰雪覆盖。
但随着气候变暖，冻土退化问题愈发严重，对北方地区的生态环境构成了巨大威胁。
冻土是指地下温度低于冰点的土层，可以保存大量的有机质和水分。
它不仅在物质循环上具有重要作用，还对气候变化和生物多样性有着重要影响。
然而，近年来，随着全球气温的不断上升，北方地区的冻土退化问题日益突出。
首先，冻土退化使土地容易沉陷，导致地表塌陷。
由于冻土层的破坏和融化，土地的稳定性下降，容易发生地表下陷现象。
这不仅对当地社会经济发展造成了巨大影响，也给工矿企业和居民生活带来了安全隐患。
同时，地表下陷还会引发地质灾害，如滑坡和泥石流，对人民生命和财产造成威胁。
其次，冻土退化也加剧了土地和水资源的争夺。
冻土层的融化导致水分逐渐从土壤中释放，造成地下水位下降和水资源紧缺。
这对北方地区特别是干旱地区的农业生产和居民用水带来了严重困扰。
土地的退化也使农田产量下降，影响了当地经济的发展。
此外，冻土退化还对生物多样性保护构成了威胁。
冻土是北方地区特有的生态系统，许多冻土带动植物和动物依赖冰冻土壤的稳定条件生存和繁衍。
然而，冻土的退化破坏了它们的生存环境，导致许多物种濒临灭绝。
这对整个生态系统来说是一个巨大的损失，也削弱了北方地区的生物多样性。
面对冻土退化带来的威胁，我们必须采取有效的措施进行应对。
首先，加强冻土监测和研究，了解退化的原因和关键影响因素。
同时，发展冻土保护技术和措施，加强土壤的保水能力，减少冻土融化速度。
此外，加大对冻土地区的环境保护工作和生态修复投入，恢复受损的生态系统。
另外，减缓气候变暖对冻土的影响也是关键。
全球减排是当务之急，需要各国共同努力，减少温室气体的排放，遏制气候变暖。
同时，我们也应该注重个人的生活方式和日常行为，节约能源，减少自身对气候变化的负面影响。
冻土退化对北方地区生态环境构成了巨大威胁，需要各方共同关注和行动起来。
气候变化对全球冻土区的影响
气候变化对全球冻土区的影响气候变化是当前全球面临的重大挑战之一。
全球冻土区作为地球上冻土分布的重要组成部分，受到了气候变化的深刻影响。
本文将从三个方面探讨气候变化对全球冻土区的影响。
一、气温升高对冻土区的影响气候变暖导致全球气温升高，这对冻土区造成了严重的影响。
由于气温升高，冻土融化速度加快，从而破坏了原有的土地结构，导致土地沉降、塌陷等地质灾害。
在北极地区，冻土的融化还会导致海岸线后退，增加海洋侵蚀面积。
冻土中的有机物质解冻释放，进一步加剧了温室气体排放，形成恶性循环。
因此，气温升高对冻土区的影响是不可忽视的。
二、降水变化对冻土区的影响气候变化引起的降水变化也对全球冻土区产生了重要的影响。
降水量的变化直接影响冻土的含水量和热传导能力。
过多的降水会使冻土区的含水量增加，导致冻土的稳定性降低，土壤易发生滑坡和泥石流等自然灾害。
同时，降水的变化也会使土壤的热传导能力受到影响，进而影响冻土的形成和分布。
因此，降水变化对全球冻土区的影响是多方面的。
三、生物多样性对冻土区的影响气候变暖对全球冻土区的生物多样性产生了重要的影响。
冻土区作为特殊的生态系统，拥有丰富的植物和动物资源。
然而，气候变化导致的冻土融化使得生物栖息地受到破坏，很多植物和动物无法适应新的环境而灭绝。
此外，冻土融化后释放的温室气体也导致了温室效应的加剧，进一步影响了冻土区生物多样性的平衡。
因此，保护冻土区的生物多样性成为了当前亟待解决的问题。
总结起来，气候变化对全球冻土区的影响主要体现在气温升高、降水变化和生物多样性方面。
为了减缓和适应气候变化对冻土区的影响，国际社会应加强合作，采取有效的应对措施，包括减少温室气体排放、加强冻土区的保护与恢复，以及推动可持续发展等。
只有通过共同努力，才能保护好冻土区，减轻气候变化对全球生态系统造成的损害，实现生态环境的可持续发展。
探究多年冻土对生态环境的影响
探究多年冻土对生态环境的影响在21世纪初期，全球变暖引起的多年冻土融化现象不断加速，对生态环境带来了重大影响。
据专家预测，到2023年，多年冻土将继续融化，这必然会进一步加剧这种影响。
本文将探究多年冻土对生态环境的影响，从而更好地认识和应对这一挑战。
一、多年冻土对土地稳定性的影响多年冻土是指厚度超过两年冻结期的冻土。
融化的多年冻土可能导致土地基础不稳定，从而引起滑坡、岩崩等灾害。
根据多年冻土破坏的年代叠加测定，科学家们已经证实，全球的多年冻土面积正在急剧减少。
由于气温升高和氧化剂增加，地下冰层正在融化，使得土壤更加松散，从而削弱土壤的稳定性。
在2023年的时候，我们很可能会见到更多的地质灾害发生，特别是在寒带和高海拔地区。
二、多年冻土对水文环境的影响多年冻土融化对水文环境也有着十分复杂的影响。
融化的多年冻土可能导致水的“重新分配”，这可能会导致河流的膨胀和萎缩。
这在极端情况下会导致严重的涝灾或干旱。
同时，融化的多年冻土也可能导致地下水的重构和流量的变化，这也可能影响附近人类活动的安全。
另外，在高纬度的地区，多年冻土融化还可能导致水的盐度发生变化，这对当地的生态环境和渔业产业都将产生重大的影响。
三、多年冻土对生态系统的影响融化的多年冻土将会对生态系统产生极大的影响。
这一影响主要集中在以下几个方面：（1）植物生长条件的改变多年冻土是寒区和高海拔地区植物生长的基础，这意味着多年冻土融化将会对植物种群的分布和生长环境产生深刻的改变。
（2）碳储量的变化寒带的多年冻土是世界上最大的有机碳库之一。
融化的多年冻土会释放大量的甲烷和二氧化碳，从而进一步加剧全球变暖。
融化的多年冻土也会影响碳储量在地下和地上的分布和储存状态，引起生态系统碳平衡的变化。
（3）动物迁徙和生存条件改变多年冻土融化不仅会改变植物分布和生长条件，还可能影响动物的迁徙和生存条件。
动物将面临着更多的竞争和更差的生存环境，这可能会对生态系统的平衡产生长期的影响。
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知识点33：冻土地质灾害
[P1]同学们，今天我们来介绍冻土这种特殊土地质灾害。
[P2]冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。
一般可分为短时冻土（数小时/数日以至半月）/季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（又称永久冻土，指的是持续二年或二年以上的冻结不融的土层）。
冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征，正由于这些特征，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。
随着气候变暖，冻土在不断退化。
冻土工程地质灾害指在季节性冻土发育区,因冻胀融沉等作用对房屋、铁路、公路等工程设施产生的危害。
多年冻土在内的寒区有着自己独特的环境特性，它是一个很脆弱的环境体系，一旦遭到破坏就无法挽回。
[P3]下面从三个方面进行介绍，一是冻土地质灾害的分布，二是冻土地质灾害的危害，三是冻土地质灾害的防治措施[P4]先讲第一个问题：冻土地质灾害的分布
[P5]世界冻土的分布。
冻土分布于高纬地带和高山垂直带上部，其中冰沼土广泛分布于北极圈以北的北冰洋沿岸地区，包括欧亚大陆和北美大陆的极北部分和北冰洋的许多岛屿，在这些地区的冰沼土东西延展呈带状分布，在南美洲无冰盖处亦有一些分布。
据估计，冰沼土的总面积约590万平方公里，占陆地总面积的5.5%。
[P6]中国冻土分布。
中国多年冻土又可分为高纬度多年冻土
和高海拔多年冻土，前者分布在东北地区，后者分布在西部高山高原及东部一些较高山地（如大兴安岭南端的黄岗梁山地、长白山、五台山、太白山）。
①东北冻土区为欧亚大陆冻土区的南部地带，冻土分布具有明显的纬度地带性规律，自北而南，分布的面积减少。
本区有宽阔的岛状冻土区（南北宽200～400公里），其热状态很不稳定，对外界环境因素改变极为敏感。
东北冻土区的自然地理南界变化在北纬46°36'～49°24'，是以年均温0℃等值线为轴线摆动于0℃和±1℃等值线之间的一条线。
②在西部高山高原和东部一些山地，一定的海拔高度以上（即多年冻土分布下界）方有多年冻土出现。
冻土分布具有垂直分带规律，如祁连山热水地区海拔3480米出现岛状冻土带，3780米以上出现连续冻土带；前者在青藏公路上的昆仑山上分布于海拔4200米左右，后者则分布于4350米左右。
西部冻土下界比雪线低1000~1100米，其差值随纬度降低而减小。
东部山地冻土下界比同纬度的西部高山一般低1150～1300米。
[P7]下面讲第二个问题：冻土地质灾害的危害
[P8]土体在冻结时体积膨胀，地面出现隆起；而冻土融化时体积缩小，地面又发生沉陷。
同时，土体在冻结、融化时，还可能产生裂缝、热融滑塌或融冻泥石流等灾害。
土体的频繁冻融直接影响和危害人类经济活动和工程建设，对道路、桥梁、涵洞、隧道、渠道产生等基础设施产生。
就其危害程度来说，多年冻土
的融化作用危害较大，而季节性的冻结作用危害更大。
在这里阐述冻土对道路和桥梁的影响。
[P9]道路冻害是指由冻结与融化作用引起的道路变形。
它包括冻结作用引起的道路冻胀和融化作用引起的路基翻浆，多发生在季节冻土区。
道路冻害的程度与路基土质有很大关系，砂土的冻胀值很小，一般不发生冻害；砂质粘土、粘质砂土的冻胀值较大，较易发生冻害；粘土质土的冻胀值最大，最易发生冻害。
[P10]桥梁基础与其他建筑物基础在工作环境方面具有较大的差别。
这种差别主要表现在桥梁地基基础经常承受河流及河水渗流作用的影响。
由于受河流的作用,一些大河下面均存在贯穿融区,因此导致不同桥墩地基冻土工程地质性质存在较大差距。
一些河流之下即使存在多年冻土,冻土的温度也较高,冻土上限埋深较大,甚至出现季节冻土与多年冻土不衔接的情况。
青藏高原多年冻土区河流多为浅河床、宽河滩,河流经常改道土环境、冻土的分布和冻土工程的地质条件。
而河流的改道又影响到其下部冻土。
[P11]最后讲第三个问题：冻土地质灾害的防治措施
[P12]冻土灾害的防治原则是根据自然条件和建筑设计、使用条件尽可能保持一种状态，即要么长期保持其冻结状态，要么使其经常处于消融状态。
[P13]1、冻胀防治措施
防止冻胀措施主要有：
（1）换填法：换填法是目前应用最多的一种防治冻土灾害的措施。
实践证明，这种方法既简单、实用，治理效果又好。
具体做法是用粗砂或砂砾石等置换天然地基的冻胀性土。
（2）排水隔水法：排水隔水法有抽地下水以降低水位、隔断地下水的补给来源、排除地表水等，通过这些措施来减少季节融冻层土体中的含水量，减弱或消除地基土的冻胀。
（3）设置隔热层保温法：在建筑物基础底部功周围设置隔热层可增大热阻，减少地基土中的水分迁移，达到减轻冻害的目的。
路基工程中常用草皮、泥炭、炉渣等腰三角形作为隔热材料。
（4）物理化学法：物理化学法是在土体中加入某些物质，改变土粒与水分之间的相互作用，使土体中水的冰点和水分迁移速率发生改变，从而消弱土体冻胀的一种方法。
[P14]2、热融下沉的防治措施
防治融化下沉方法很多，如隔热保温法、预热融化法、破大团结法、换填土法、深埋基础法，地面以上材料喷涂颜料法、架空基础法等。
[P15]3、路堑边坡滑坍防治措施
防治路堑边坡的滑坍往往用换填土、保温、支档、排水等措施。
[P16]同学们，冻土地质灾害危害性很大，我们参与冻土地质灾害救援时，要掌握其相关的理论知识，有针对性的开展救援。
好的，今天的课就讲到这里。
谢谢大家。