冻土的地质特征
《地貌学--冰川冻土》05-06
3）峡湾：分布在高纬度沿海地区，冰川下游入海继续 刷深、拓宽冰床，形成谷底宽阔，深度很大的海湾，称 为峡湾或峡口。 4）羊背石和鲸背石 羊背石是冰床上由冰蚀作用形成的石质小丘，常 成群分布。 鲸背石是迎冰面与背冰面均作流线型的冰蚀丘陵。 二 冰川搬运、堆积作用与冰碛地貌 1 冰川的搬运和堆积作用 冰川在运动过程中，不仅有巨大的侵蚀力，而且 还携带冰蚀作用产生的岩屑物质，不加分选地随冰川一 起向下运动。这些大小不等的碎屑物称为冰碛物、其中 巨大的石块叫漂砾，冰碛物一般没有分选，大小混杂。
三 、冻融作用 1 冻融作用：随着冻土区温度同期性地发生正负变化， 冻土层中水分相应地出现相变与迁移，导致岩石的破 坏，沉积物受到分选与干扰，冻土层发生变形，产生 冻胀、融陷和流变等一系列复杂过程，称为冻融作用， 它包括融冻风化，融冻扰动和融冻泥流作用。 2 冻融作用的三种类型及其作用 1）冻融风化：冻土中的水分因温度周期性变化而引起 冻结和融化的交替出现，造成地面土（岩）层破碎松 解，这种作用称为冻融风化。 作用：冻融风化，形成大量碎屑物质，并可产生冰 楔、土楔、沙楔。
石河是以细粒土或碎土为中心，边缘为粗粒的围 绕的石质多边形土。多发育在较平坦而湿润的地形部 位，如河漫滩、洪积、扇边缘等。 3 、冻胀丘与冰丘 冻胀丘是活动层内的地下水，在冬季汇聚并冻结膨 胀时所隆起的小丘。其表层为冬冻的泥沙层，中间是 纯冰透镜体，基底为永冻层。 冰丘是结冰的小丘，形成过程与冻胀丘相似。 4 、热融地貌 常见的有热融漏斗、融陷浅洼地、融陷盆地（积水 后成热陷湖），在山坡上有热融滑坡，泻流等地貌形 态。
五 冻土工程建设与冻土退化问题
1 冻害
2 冻土工程建设中冻害防治、排水、冻结法施工、悬 空法建筑、高路堤
3 冻土退化问题
冻土治理措施ppt课件
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融沉
①冻土中的各种冰融化后体积缩小,使土因自重下沉;冰 变成水后通过孔隙逐渐排出，使土压密而进一步下沉。 ②土粒及其集合体在融化时由于水化作用而膨胀。通常 情况下，冻土融化时的压密大于膨胀，故产生融化下沉。 当整体冷生构造的冻土融化时，其融沉量一般不大。但 层状和网状冷生构造的冻土融化时,常有明显的沉降,有 时会发生突陷。当冻土的融化速度很快时，会出现冰变 成水的速率大于水能从土中排出的速率，从而使土中的 孔隙压力增加，常造成斜坡和各种建造物的不稳定。融 沉是多年冻土区建造物破坏的主要原因。在天然情况下， 冻土的融沉会形成各种热喀斯特现象（见冰缘地貌）。
尤其是多年冻土地区 、多年冻土腹部地区的富 冰、饱冰冻土和含土冰层 等潮湿、浸湿地带
主动保护冻土方式： 通风管
中午关闭
旁晚通风管开始
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冻胀作用
冻胀是由于土中水的冻结和冰体（特别是凸镜状冰体） 的增长引起土体膨胀、地表不均匀隆起的作用。冻胀一般 会导致地面发生变形，形成冻胀垄岗。冻胀的原因包括土 中原有的水结冰体积膨胀；同时也包括土冻结过程中下部 未冻结土中的水分迁移并向冻结面富集，水分相对集中， 水与土粒分异形成冰透镜体或冻夹层，使土体积膨胀。
四、我国多年冻土的主要特征
四、我国多年冻土的主要特征1.冻土的温度及厚度冻土温度和厚度反映着冻土的发育程度，其值大小对评价建筑地基稳定性有着重要意义。
多年冻土的温度和厚度是进行各类型建筑地基基础设计不可缺少的依据。
在介绍我国冻土的温度和厚度之前，先说明一下冻土温度和厚度的函义。
一定深度内的冻土温度，是随气温的变化而变化的。
我们将某一深度处的地温在一年中变化幅度的一半称为地温年较差。
随深度增加，地温年较差减小，到某一深度其值等于零。
地温年较差等于零的深度，称地温年变化深度（图7）。
此深度以上的地温一年中是变化的；此深度以下的地温进行着多年变化，它受长周期气候波动和来自地下深处的地中热流控制。
地温年变化深处的地温值称为冻土年平均地温。
其值愈低，表明冻土稳定性愈大，冻土愈厚；相反，则冻土稳定性愈小，并且冻土厚度也薄。
前边介绍过，多年冻土地区，地表以下一定深度由每年夏季融化，冬天冻结，称季节融化层。
季节融化层底板以下，终年处于冻结状态。
季节融化层底板的埋藏深度，也称多年冻土上限。
多年冻土层的底部称作多年冻土下限，下限处的地温值为零度。
下限以上为多年冻土；以下为融土。
冻土上限和下限之间的距离为多年冻土厚度（见图7）。
冻土层的产生是大气圈与岩石圈热交换作用的结果。
而影响二者之间热交换过程的自然因素，诸如地理纬度、海拔高度、气候、地表状况、植被、坡向、岩性、地质构造等，在整个自然中千变万化。
因而冻土层的温度和厚度在整个冻土地区的变化也非常之大，可以说，找不到冻土温度和厚度完全相同的地方。
但也不是说冻土温度和厚度完全杂乱无章，无规律可循。
高纬度冻土及高海拔多年冻土，由于所在地理纬度不同，以及冻土形成过程中受控的主要因素不同，因而冻土在温度和厚度上反映的规律也不一样。
我国东北大小兴安岭多年冻土区，地处欧亚大陆冻土南缘，与苏联、北美冻土相比，这里的冻土温度高得多，厚度也薄得多。
但它和苏联、北美多年冻土一样，其温度及厚度受纬度地带性制约。
由冻土南界往北，冻土温度降低，厚度增大。
青藏高原东部多年冻土区工程地质条件与评价
青藏高原东部多年冻土区工程地质条件与评价摘要文章紧密结合作者自身工作实践，就青海省天峻县多年冻土区的工程地质条件进行了具体分析，并提出了冻土防治的具体措施。
关键词青藏高原；冻土区；融沉；防治1 研究意义冻土对温度非常敏感且易变，它是在地壳内热源和外热源的综合作用下形成、发展、退化及消亡。
冻土由固体矿物颗粒、粘土塑性冰包裹体和液相水（未冻水和强结合水）和气态包裹体（水气和空气）组成，它们都各有其特性，彼此相互联系，相互作用。
冻土的发育对与工程建设影响极大，研究的目的在于工程建设时能合理的避让、利用多年冻土，使人们的生活、生产顺利进行。
中国是继俄罗斯、加拿大之后的世界第三大冻土国。
冻土面积约占国土面积的75%，其中季节冻土占52.6%，多年冻土占22.4%。
青藏高原的多年冻土位于高纬度多年冻土南界以南，属于高海拔多年冻土，是世界上中、低纬度地带海拔最高，面积最大的多年冻土区，面积约为149×104km2，占中国多年冻土总面积的70%。
国外对于冻土的研究多侧重于冻结状态下冻土强度、应力-应变特点、压缩变形等方面的研究，对冻土融化引起的变形破坏研究较少。
国内近年来在冻土物理、化学及力学性质研究方面取得重要进展。
对冻土中质迁移、成冰及冻胀机理提出了一些新的概念；对冻融过程中微结构的变化及其特征的研究取得了新进展；对冻土中碳氢水合物的形成条件及其基本性质进行了深入研究，为寒区地下能源的调查与开采提供了科学依据；对冻土流变机制、屈服准则及本构关系提出了新的认识；对冻土在应力作用下的微结构变化、损伤理论及物理蠕变模型的研究有了突破性进展；提出了预报冻土长期强度的一些新方法（如时间一温度比拟法对热力学方法等）；对含盐冻土等特殊土质的物理、化学及力学性质研究取得了一批新的成果。
从上个世纪70年代开始，全球进入一个升温的时期，青藏高原作为全球气候的“启动器”和“放大器”受升温影响更加明显，据国内外有关部门监测，青藏高原气温正以每10年0.35℃的速率上升。
地理冻土解析知识点总结
地理冻土解析知识点总结冻土的形成过程：冻土的形成是一个长期的过程，主要受气候、地形地貌、土壤等多种因素的影响。
冻土的形成主要经历了以下几个阶段。
1. 多年冻土形成阶段：多年冻土主要分布在寒冷地区，气温长期低于零度。
在这种气候条件下，地下水和土壤中的水分会结冰，并在地下层中形成冰层。
当冰层遇到非常低温的时候，会逐渐形成厚度较大的冻土层，这就是多年冻土。
2. 少年冻土形成阶段：少年冻土主要分布在气温季节变化较大的地区。
在这种气候条件下，地下水和土壤中的水分会因为气温变化而结冰，从而形成冰层。
这种冰层会随着气温的升降而周期性地形成和消融。
3. 季节性冻土形成阶段：季节性冻土主要分布在温带地区。
在这种地区，气温会随着季节的变化而发生较大的变化。
在寒冷季节，地下水和土壤中的水分会结冰，形成冻土。
而在温暖季节，冰层则会逐渐融化。
冻土的分布特点：冻土广泛分布在北半球的寒冷地区，其中以北极圈和高山地区的冻土分布最为广泛。
1. 北极圈的冻土：北极圈主要分布在北极地区，其中包括俄罗斯的西伯利亚、加拿大的西北地区、美国的阿拉斯加等地。
这些地区的冻土主要为多年冻土，厚度较大，覆盖面积广。
2. 高山地区的冻土：高山地区的冻土主要分布在喜马拉雅山脉、阿尔卑斯山脉、安第斯山脉等地区。
这些地区的冻土主要为季节性冻土，气温和季节变化较为显著。
3. 南极地区的冻土：南极地区的冻土主要分布在南极大陆的部分地区，由于气温极低，厚度较大的多年冻土覆盖面积较广。
冻土的环境影响：冻土在地球的生态环境、气候变化、地质地貌等方面都有着重要的影响，下面将从几个方面进行具体解析。
1. 生态环境影响：冻土层中的水分被冻结成冰，形成了冻土层的特殊土壤结构。
这种土壤结构对于植物的生长、根系的扎根、土壤的养分循环等都有着重要的影响。
另外，冻土层的融化会导致地表变得湿润，成为了湿地环境，对湿地生态系统的形成和生物种群的分布都有着重要的影响。
2. 气候变化影响：冻土层对气候的变化和调节有着重要的作用。
工程地质学-第十二章 冻土
3 沼泽与沼泽化湿地
• 在多年冻土地区，由于多年冻土层构成广 泛的隔水层，使表层土过湿，特别是在低 地、平地、缓坡等处，大量形成沼泽与沼 泽化湿地。
• 在多年冻土地区的沼泽与沼泽化湿地，由 于泥炭、草墩的覆盖，冻土上限埋藏很浅， 容易产生不均匀冻胀、翻浆、弹簧和热融 沉陷等病害。
4 冻胀与翻浆 5 热融沉陷 6 热融滑坍
地下水位到地表距离Z(m)以及平均冻胀率 Kd(%)作为分类标准，分为六级见表12-7
所示。 • 多年冻土分类以考虑融沉为主，并以融化
下沉系数δ0（%）作为分类的标准，将冻
土分为五级，见表12-7所示。
5.3 冻土地区的工程地质问题及预防原则
5.3.1冻土地区的工程地质问题
1 厚层地下冰：含土冰层厚度＞0.1m时，或饱冰冻 土厚度＞0.3m时，称为厚层地下冰在厚层地下冰 发育地段，容易产生热融沉陷、热融滑坍等不良 地质现象，对地基稳定性影响甚大。
第12章 冻土
12.1 概论
12.1.1 基本概念
✓ 定义：含有冰的土层。
✓ 根据冻土冻结状态持续时间的长短，冻土可分为 多年冻土、隔年冻土和季节冻土三种类型。
类型 多年冻土 隔年冻土
季节冻土
持续时间（T）地面温度(℃)特征 冻融特征
T>2年
年平均地面温度≤0 季节融化
2年≥T>1年 最低月平均地面温度 季节冻结
4 多年冻土地基设计原则
多年冻土地区地基的设计原则如下： (1) 对不衔接的多年冻土地基，当房屋热影响
的稳定深度范围内地基的稳定和变形都满 足要求时，应按季节冻土地基计算基础的 埋置深度。 (2) 对衔接的多年冻土，当按保持冻结状态利 用多年冻土作地基时，基础的最小埋置深
大连地区冻土特征及影响因素
大连地区冻土特征及影响因素作者：张艳芳季贺成来源：《现代农业科技》2015年第16期摘要利用大连地区近10年的冻土观测资料和地面温度资料，分析了大连地区最大冻土深度、冻结日期、解冻日期及冻土持续时间的变化特征和空间分布特征，并讨论大连地区冻土的影响因素。
结果表明：近10年来，大连地区的土壤冻结深度具有厚、薄、厚的变化特点；大连地区的冻土具有明显的季节性变化特点；从整体上来看，大连地区的土壤冻结日期及完全解冻日期呈推迟的趋势，且土壤完全解冻日期的推迟幅度大于冻结日期的推迟幅度；大连地区冻土的持续时间呈增加的趋势且大连地区冻土的持续时间年变化幅度很大。
大连地区最大冻土深度与大连地区冬季的地面温度两者间的变化趋势完全相反，大连地区土壤的最大冻结深度随着纬度的增加而逐渐加深。
关键词冻土特征；变化特点；影响因素；辽宁大连中图分类号 P423.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）16-0207-03Permafrost Features and Influence Factors in Dalian AreaZHANG Yan-fang 1 JI He-cheng 2（1 Jianping Meteorology Bureau in Liaoning Province，Jianping Liaoning 122400； 2 Kazuo Meteorology Bureau）Abstract Using the data of Dalian area nearly 10 years of frozen soil observations and ground temperature to analyzed the maximum depth of frozen soil of Dalian，the date of freeze and thaw，the change characteristics and spatial distribution characteristics of frozen soil duration，and discussed the influence factors of frozen soil of Dalian region.The results showed that the last 10 years，the depth of Dalian soil freezing changes along with thick，thin，thick.The frozen soil of Dalian region had obvious seasonal changes.On the whole，the starting and ending date of frozen soil was both postponed trend，and the postponed amplitude of completely thawed date was larger than the postponed amplitude of frozen date.The duration of Dalian permafrost was increasing and the annual variation of duration of permafrost was large.In Dalian area，the trend of changes of maximum depth of frozen soil was contrary to ground temperature in winter，the maximum depth of frozen soil was increasing with the latitude gradually deepened.Key words permafrost features；change；influence factors；Dalian Liaoning冻土是温度下降到0 ℃以下，含水分的土壤呈冻结状态的一种现象，是一种对温度极为敏感的土体介质[1]。
季节冻土的划分
在地质学和土壤科学中，冻土是指地表下一定深度内，温度低于摄氏零度，导致土壤水分冻结的土层。
季节冻土是冻土的一种类型，它的特点是每年冬季冻结，夏季全部融化。
这种周期性的冻结和融化过程对土壤结构、水文、生态和工程建设都有重要影响。
季节冻土的划分主要依据其冻结深度和冻结持续时间，具体可分为以下几个层次：1.表层冻土（Permafrost）：这是最表层的冻土，通常深度在0到0.5米之间。
它直接受到气温变化的影响，冬季冻结而夏季融化。
表层冻土对道路、建筑等基础设施的建设和维护有直接影响。
2.浅层冻土：这类冻土位于表层冻土之下，深度一般在0.5至2米之间。
其冻结和融化状态不仅受气温控制，还与土壤类型、含水量以及植被覆盖等因素有关。
3.深层冻土：深层冻土的深度通常在2米以上，但仍然会在冬季完全冻结、夏季完全融化。
深层冻土的范围更广，影响因素也更为复杂，包括地形地貌、地下水位、土壤成分等。
4.过渡性冻土：在某些特定环境条件下，如山体阳面或土壤湿度较高的地区，可能会出现冬季不完全冻结、夏季不完全融化的冻土。
这种冻土称为过渡性冻土，它的存在对周围环境的水热平衡有重要影响。
季节冻土的划分不仅是一个自然科学问题，同时也是工程设计和城市规划中必须考虑的实际问题。
例如，在寒冷地区进行基础设施建设时，工程师需要详细了解季节冻土的分布情况，以避免因地基不稳定或水管破裂等问题造成损失。
此外，随着全球气候变暖，原本属于季节冻土的区域可能面临更频繁和严重的冻融循环，这将对生态环境和人类社会带来新的挑战。
因此，对季节冻土的研究不仅有助于我们理解地球表层的自然过程，而且对于应对气候变化、保护生态环境和维持社会经济的可持续发展具有重要意义。
通过对季节冻土的深入观测和研究，科学家和工程师可以更好地预测和管理这些变化，为人类创造更稳定安全的生活环境。
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冻土的定义
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（数年至数万年以上）。
地球上多年冻土
/季节冻土和短时冻土区的面积约占陆地面积的50%，其中，多年冻土面积占陆地面积的25%。
冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。
因此，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。
冻土主要性状
（一）诊断层和诊断特性
冻土具有永冻土壤温度状况，具有暗色或淡色表层，地表具有多边形土或石环状、条纹状等冻融蠕动形态特征。
（二）形态特征
土体浅薄，厚度一般不超过50厘米，由于冻土中土壤水分状况差异，反映在具常潮湿土壤水分状况的湿冻土和具干旱土壤水分状况的干冻土两个亚纲的剖面构型上有着明显差异，湿冻土剖面构型为O—Oi—Cg或Oi—Cg 型，干冻土为J—Ah—Bz—Ck型，
（三）理化性质
冻土有机质含量不高，腐殖质含量为10—20克每千克，腐殖质结构简单，70%以上是富里酸，呈酸性或碱性反应，阳离子代换量低，一般为10
厘摩尔（+）每千克土左右，土壤粘粒含量少，而且淋失非常微弱，营养元素贫乏。
中国的冻土
中国的冻土（frozen ground of China）中国冻土可分为季节冻土和多年冻土。
季节冻土占中国领土面积一半以上，其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，到长沙、安庆、杭州一带。
季节冻结深度在黑龙江省南部、内蒙古东北部、吉林省西北部可超过3 米，往南随纬度降低而减少。
多年冻土分布在东北大、小兴安岭，西部阿尔泰山、天山、祁连山及青藏高原等地，总面积为全国领土面积的1/5 强。
[4]青藏高原冻土退融
自1962年以来，青藏高原冻土正表现为冻结持续天数缩短、最大冻土深度减小等现象。
青藏公路沿线分布的各类冻土层冻胀融沉强烈。
在冈底斯山－念青唐古拉山以北、安狮公路南北面积分别为30多万平方公里的区域内，其冻土几十年来在持续退化。
高原冻土的融化加剧冻土区域的地面不稳定性，并引发出更多的冻土区工程地质问题，不利于大型道路和工程的建设
冻土的基本概念
凡含有水的松散岩石和土体，当温度降低到其冻结温度时，土中孔隙水便冻结变成冰，且伴随析冰(晶)体的产生，胶结了土的颗粒。
把具有负温度及冰，且胶结着松散岩石固体颗粒的土(岩)，称为冻土(岩)。
冻土温度状态随地区及存在条件的差异而发生变化。
它主要取决于大气温度、海拔高度、地形、地质和水文地质及植被等条件。
此外，环境条件的改变和人类的工程建筑活动也可直接影响其所在地段(区)的冻土温度状态。
冻土按其冻结状态时间的长短可分为多年冻土、季节冻土和瞬时冻土三类。
冻结状态持续三年以上的冻土为多年冻土。
每年冬季冻结，夏季全部融化，冻结状态持续时间大于一个月，每年周期性冻结的冻土为季节性冻土，这种冻土的冻结深度为数厘米至1-2m。
瞬时冻土是指冬季冻结状态仅持续几个小时至数日的冻土，其冻结深度为数厘米至数毫米。
每年冬季冻结，夏季融化的地表(浅层土体)，在多年冻土地区称之为季节融化层；在季节性冻土地区称之为季节冻结层(季节冻土层)。
冻土内的冰是冻土不可缺少的成分，它的数量、分凝特点(由薄膜水向结晶锋面的迁移而形成冰体，在一定条件下，冰体体积可大大超过冻结前体中的孔孔隙)及其与土颗粒之间的胶结程度影响着土体的冻胀性及冻土的物理力学性质。
由于冰具有明显的非均质特性，它的黏塑变形主要是发生在与晶体长轴相垂直的方向上。
在天然状态下，由于热一力条件(如温度，压力等)产生变化，冰的各种特性(包括构造特点，流变性等)也会发生相应的变化。
冰与土颗粒之间的胶结程度及其性质是评价冻土性质的重要因素，尤其是当冻土被当作各种建筑物的地基或材料时，冻土的含冰量及其所处的物理状态就显得更为重要。
所以要特别重视冻土的组成对冻土的热学、物理、力学性质的影响，以及冻土中冰和未冻水的存在和它们随土体负温度变化所引起冻土性质变化。