多年冻土
多年冻土上限

多年冻土上限多年冻土是指在寒冷气候条件下,地下土壤或岩石冻结的现象。
它广泛分布于地球的高纬度和高海拔地区,包括阿尔卑斯山脉、喜马拉雅山、北极地区以及我国的青藏高原。
多年冻土的存在对环境和生态系统有着重要的影响,因此它的上限对于地质工程和自然资源的开发至关重要。
多年冻土的上限受到各种因素的影响,包括气温、地形等。
一般来说,多年冻土的上限随着气温的升高而上升,随着地形的变化而有所差异。
在高纬度地区,气温较低,多年冻土的上限往往较浅,通常在几米到几十米的范围内。
而在高海拔地区,由于气温低且地形陡峭,多年冻土的上限也较浅。
多年冻土的上限对于地质工程具有重要的指导意义。
在建设工程中,如果没有充分考虑多年冻土的存在,可能会导致工程不稳定和安全隐患。
例如,在道路和桥梁的设计中,如果没有考虑到多年冻土的上限,地基的冻融循环可能会引起地面的下沉和变形,严重影响工程的使用寿命和安全性。
同时,多年冻土上限也对自然资源的开发有重要影响。
多年冻土上覆盖的地区通常蕴含着丰富的矿产资源和石油天然气资源。
然而,由于多年冻土的脆弱性和易受影响性,开采过程中可能引起地表塌陷和环境污染等问题。
因此,在进行自然资源的开发时,必须考虑并采取相应的保护措施,以减少对多年冻土的破坏。
为了更好地了解多年冻土的上限,科学家们进行了大量的研究和观测。
他们通过采集土壤和岩石样本,并利用地球物理和遥感技术等手段,确定了多年冻土的上限范围和分布规律。
这些研究不仅为地质工程和自然资源的开发提供了重要的数据支持,也为气候变化和地球环境的研究提供了有价值的参考。
总之,多年冻土的上限是地质工程和自然资源开发中不可忽视的因素。
合理的考虑和利用多年冻土的上限信息,对于保证工程安全和环境保护具有重要意义。
科学家们的研究和观测不断推动着我们对多年冻土的认识,为未来的发展提供了指导和支持。
通过综合利用各种方法和技术,我们可以更好地了解多年冻土的特点和影响因素,从而实现可持续发展的目标。
高中地理知识点专题练习一冻土、冻融、冻土地貌

高中地理知识点专题练习一冻土、冻融、冻土地貌【点拨高考】冻土地貌三高考常考的地貌类型之一,2019年全国3卷考查了冻土对湿地的影响,2015年全国1卷考查了冻土对青藏铁路建设的影响。
冻土地貌类型多样,其考查日益成为高考热点。
【知识梳理】一、冻土凡处于零度及以下温度,并含有冰的各种土(岩),统称为冻土。
1.分类:冻土按其时间的长短,可分为季节冻土和多年冻土两类。
季节冻土指冬季冻结、夏季全部融化的土层;多年冻土指冻结持续多年,甚至可达数万年的土层。
多年冻土在地球上主要分布在俄罗斯和加拿大。
我国多年冻土面积主要分布在东北、北部山区、西北高山及青藏高原地区。
多年冻土可分为上下两层,上层为夏融冬冻的活动层,下层为多年冻结层。
2.特征冻土层的温度是随着气温而变化的。
地温变化的幅度以地表为最大,随着深度加大而减小,至某一深度,其值等于零。
这个深度称为地温年变化深度。
3.分布规律①冻土在地球上的分布具有明显的纬度地带性和垂直地带性。
多年冻土区与非多年冻土区之间的界线,在水平方向上称为多年冻土南界(北半球),在垂直方向上称为多年冻土下界。
随着多年冻土动态变化,南界和下界亦不断发生变化,并且在各种非地带性因素影响下,分界线也往往不是一条直线。
②自极地向低纬度方向,多年冻土分布厚度不断减小。
年平均地温相应升高。
③中低纬度高山高原地区的冻土分布,主要受海拔高程的控制。
一般来说,海拔愈高,厚度愈大,地温愈低。
全球冻土分布图:我国多年冻土分布在东北北部地区、西北高山区及青藏高原地区。
二、冻土主要影响因素多年冻土的厚度虽然受纬度和高度的控制,但在同一纬度和同一高度处的冻土厚度还有差别,这和其他自然地理条件有关。
1、气候的影响大陆性半干旱气候较有利于冻土的形成,而温暖湿润的海洋性气候不利于冻土的发育。
【在欧亚大陆内部的半干旱气候区的冻土南界(北纬47°)比受海洋性气候影响较大的北美冻土南界(北纬52°)要更南一些。
多年冻土上限

多年冻土上限多年冻土,又称寒温带多年冻土,是指地表持续冻结超过两个连续年份的土壤带。
它主要分布在寒冷地区,包括北极圈、南极圈以及一些海拔较高的山地。
多年冻土是地球表面最大、最重要的生态系统之一,对全球气候变化、地球环境和生态系统有着重要影响。
本文将从多年冻土的形成、物理性质、化学性质以及对生态系统的影响等方面进行探讨。
多年冻土的形成是长期低温条件下,冰冻水分在地下逐渐积累形成的。
在寒冷地区,地下水往往含有较高的溶解氧,而冻土对氧气的渗透率较低,使水分的冻结速度快于氧气的渗透速度。
因此,在冻土层下的地下水通常会形成含有高浓度氧气的冻结水,进而逐渐形成多年冻土。
多年冻土的厚度因地理位置的不同而有所差异,北极圈和高海拔山地的多年冻土厚度可以达到数百米。
多年冻土的物理性质主要表现在其密度、温度和含水率等方面。
由于温度低于冰点,多年冻土中的水分主要以固态冰的形式存在。
由于冻土中的冰晶体之间没有明显的间隙,因此多年冻土的密度相对较高。
此外,冻土的温度非常低,一般在零度以下,甚至可以达到零下50摄氏度以上。
由于冻土中的水分以冰的形式存在,其含水率也相对较低。
多年冻土的化学性质主要取决于地下水的成分和冻结水的溶解氧浓度。
冻土中的水分主要来自于地下水,所以地下水的成分会直接影响冻土的化学性质。
在寒冷地区,地下水往往富含矿物质和有机质,因此多年冻土中的矿物质和有机质也相对较丰富。
此外,冻土中含有的溶解氧浓度也会影响冻土中的微生物活动和氧化还原作用等化学过程。
多年冻土对生态系统有着重要影响。
首先,多年冻土的存在限制了水分的透过性,使得寒冷地区的水分循环相对较弱。
这导致了该地区的植被生长相对较少,以及土壤中有机质的积累速度较慢。
其次,冻土的存在改变了地下水的流动方式,影响了水分和养分的供应以及植被的生长。
此外,冻土中的冰晶体对土壤的结构和稳定性有着重要作用,对土地利用和土壤侵蚀等起到保护作用。
最后,多年冻土的存在对全球气候变化有着重要影响。
多年冻土名词解释

多年冻土名词解释
多年冻土:
多年冻土是指一定时期内,温度低于0℃,但不能维持水液态的土壤,由此形成的坚硬的土壤结构和固体冻土。
它被普遍认为是一种缓慢发展的土壤,其中土壤位置及特性在长期冻结后发生较大的变化。
多年冻土在土壤中占有很大的比重,它构成了地表覆盖物最重要的一种,与生态系统有着密切的联系。
多年冻土的发育分为两个阶段:气候冻结期和新结构期。
在气候冻结期,土壤被一层一层的冻结,并形成冻结层(permafrost),其
下层的土壤逐渐凝固形成多年冻土,这称为冻土化;在新结构期,由于气温的变化,冻土受到影响,冻土层的位置、形态和力学特性等也发生变化,冻土融化逐渐减弱,从而形成新的土壤结构。
多年冻土的发育是地貌变化的主要原因,它在北极地区有着重要的影响。
它可以影响地形、水文反应等,对生态系统也有重要的影响,可以用来控制水溶性物质的入渗。
多年冻土也是气候变化的一个重要因素,它会影响地表的温度,以及控制表观热量的交换,与二氧化碳的排放有关。
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。
多年冻土施工方案

多年冻土一、多年冻土区路基施工的主要特点:多年冻土区现存的自然环境和生态环境是地质历史时期的产物,是由古代和近代地质地貌过程和气候条件所决定的。
特点一:在不破坏多年冻土区现存的自然环境和生态环境的前题下,多年冻土是稳定的,但如果多年冻土被破坏,地基多年冻土将产生衰退,甚至融化,路基地基将受到严重影响。
特点二:多年冻土区路基受施工季节影响较大,应尽量减少季节对多年冻土的热干扰。
特点三:水对路基地基影响较普通地区大。
水携带的热量较空气要大得多,水在路基工程附近的聚集,对路基地基多年冻土的热干扰很大,甚至引起多年冻土大量融化。
特点四:多年冻土工程地质条件十分复杂,在不大的范围内,各种工程类型的多年冻土可能均有分布。
特点五:冻结期较长。
特点六:多年冻土区路基工程受不均匀冻胀和热融下沉影响较大。
二、多年冻土区路基施工技术措施:根据多年冻土区路基的特点,总结相关工程施工的经验和教训,对多年冻土路基必须采取相应技术措施。
技术措施一:路基施工中,为减小路基热融下沉,应注意减少填料蓄热对地基多年冻土的影响;路堤较高时,宜分两次填筑;高温多年冻土地段路堤宜在暖季时期填筑。
路堑开挖后,基底换填层下的卵碎石土工作垫层对减少路基冻胀和融沉有重要作用,所以在施工中应认真作好工作垫层。
基于多年冻土区路基工程的特殊性,多年冻土区路基工程必须满足在抗冻胀、抗融沉方面的特殊要求。
技术措施二:多年冻土区路基施工应充分重视多年冻土环境保护和环境保护工程的施工,严格按环保要求组织施工。
为满足环境和路基稳定要求,防止因周围环境的冻土被破坏,致使热融发生扩散而危及路基稳定,且必须由环保部门指定。
施工时尽量采用移挖作填的办法解决填料,充分利用弃碴和路堑挖方。
技术措施三:针对路基不同的施工部位,宜选择合适的施工季节。
高含冰量多年冻土分布地区,路堑开挖将高含冰量多年冻土直接暴露在大气中和阳光下,多年冻土的热状态受到严重干扰,高含冰量冻土的融化,甚至可使施工无法进行,所以高含冰量多年冻土路堑的开挖选择在寒冷季节,暴露的多年冻土不会融化,相反,多年冻土的温度还会下降,有利于多年冻土的稳定。
【高考地理微专题】多年冻土

多年冻土1.阅读图文材料,完成下列要求。
(9分)多年冻土分为上下两层,上层为夏季融化,冬季冻结的活动层,下层为多年冻结层。
冻土层对铁路路基影响显著,如开挖路堑后地下水自边坡流出,在隆冬季节随流随冻,影响铁路运营。
图12为我国多年冻土分布示意图。
(1)说出与东部相比,我国西部多年冻土的主要分布特点。
(2分)(2)大兴安岭北部岭西地区为大片多年冻土,而岭东地区为稀疏岛状多年冻土。
分析造成岭西地区多年冻土发育程度好于岭东地区的主要原因。
(4分)(3)冻土问题是青藏铁路建设中克服的三大难题之一。
根据冻土的特征推断冻土对铁路运输可能产生的影响。
(3分)【答案】(1)(2分)西部多年冻土面积大,(1分)多大片状和大片岛状多年冻土。
(1分)(2)(4分)冬季,岭西地区位于冬季风迎风坡,冷空气在岭西地区堆积,气温低于岭东。
(2分)岭西地区海拔高,夏季气温低于岭东。
(2分)(3)(3分)活动层融化导致路基沉陷;(1分)活动层冻胀导致路基和轨道变形;(1分)增加行车安全隐患。
(1分)2.阅读图文材料,完成下列要求。
多年冻土分为上下两层,上层为夏季融化,冬季冻结的活动层,下层为多年冻结层。
我国的多年冻土分布主要分布于东北高纬度地区和青藏高原海拔地区。
东北高纬地区多年冻土南界的年平均气温在-1°~1°,青藏高原多年冻土下界的年平均气温约为-3.5°~2°C。
由我国自行设计、建设的青藏铁路格(尔木)拉(萨)段成功穿越了约550千米的连续多年冻土区,是全球目前穿越高原、高寒及多年冻土地区的最长铁路。
多年冻土的活动层反复冻融及冬季不完全冻结,会危及示意青藏铁路格拉段及沿线年平均气温的分布,其中西的滩至安多为连续多年冻土分布区。
图b为青藏铁路路基两侧的热棒照片及其散热工作原理示意图。
热棒地上部分为冷凝段,地下部分为蒸发段,当冷凝段温度低于蒸发段温度时,蒸发段液态物质汽化上升,在冷凝段冷却成液态,回到蒸发段,循环反复。
高海拔多年冻土地区概述

高海拔多年冻土地区概述一、高海拔冻土多年冻土定义在海拔1000m以下地区,每年严冬冻土一般只有0.6m,春季来临,冰雪消融,冻土也就随之融化。
在海拔1000m以上,特别是海拔3000m以上的高海拔地区,土壤冻结状态已成常年景象。
世界上除了中国青藏高原以外,还没有其他国家有如此高海拔多年冻土地区。
我国东北地区存在高纬度多年冻土地区。
地表层冬季冻结、夏季全部融化的土(岩)称为季节冻土。
每年寒冬季节冻结、暖季融化,其平均地温大于0℃的地表层,其下层为非冻结层或不衔接多年冻土层,称之为季节性冻结层。
每年寒冬季节冻结、暖春季节融化,其年平均地温低于0℃的地表层,其下层为多年冻土层,称为季节融化层。
冻土是指温度在0℃或0℃以下含有冰的土(岩);如果冻结状态持续二年或二年以上的土(岩)称为多年冻土。
二、冻土特点1.冻胀土体发生冻结时,由于其中水分冻结的体积膨胀,会导致土体冻结后的体积膨胀,其特征是地面鼓起。
2.融沉冻土发生融化时,由于其中冰的融化,体积收缩,又会导致冻土融化后土的体积缩小,其特征是地面下沉。
三、输电线路基础在高海拔多年冻土地区的施工特点(1)基础开挖方法要尽可能达到不扰动冻土的要求,特别要避免冻土地基变形导致基础位移的事情发生。
(2)负温混凝土浇制工艺,要注意外加剂的使用和热棒、玻璃钢模板安装施工方法,确保基础本体质量达到标准,消除冻土冻胀和融沉对基础的不良影响。
(3)热棒的施工、安装工艺是一件新事物,整个施工工艺,如热棒的布孔、成孔安装及地下部分的填实应按生产厂家要求进行,在实践中不断总结提高。
青藏铁路及青藏铁路110kV供电工程,青海—西藏±400kV直流联网输电线路工程经过了长约632km高海拔多年冻土地区,都采用了热棒技术。
(4)高海拔多年冻土地区杆塔基础应经过一个冻融循环后方能进行立塔,架线施工。
(5)杆塔基础施工宜在低温季节进行,尽可能避免外界的热量传导至地下,减少对多年冻土的影响。
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三、阶段成果(一)多年冻土地区公路工程地质区划、分类通过对以往成果和资料的整理、分析,并在试验工程路段(青藏公路整治改建丁碰、黑北公路及新臧公路整治改建工程)进行实验、比对及验证,归纳总结及模拟研究了我国多年冻土地区的地质情况。
根据我国的具体自然地理及气候条件并结合公路工程特点建立了不同层次的区划方案和指标,我国公路工程多年冻土、二级区划见表1。
针对多年冻土的不同厚度和含冰量提出了不同的多年冻土设计原则;中国公路工程冻土分类应考虑多年冻土融化先决条件——冻土温度这一重要因素,公路工程多年冻土综合分类方案见表2。
此外课题还提出了对冻土沉降等级的新划分方法,代替了简单的线形划分或人为划分,使得划分结l粜更适合于冻土路基沉降变形的研究:建立了冻土的模糊信息优化模型、可行的参考模型、沉降变形的时间序列模型。
(二)多年冻土变化对路基的作用机理冻土的热融沉特性是多年冻土地区道路发生破坏的重要影响因素,通过建市不同融沉的计算模型,进行冻土路基变形场及应力场二维数值计算,分析了路基表面的竖向及横向位移分布的规律、路中沿深度万向的竖向位移变化规律及路基表面横向应力分布规律,得出融沉带范围是影响路基应力场及变形场分布的主要因素。
部分时段路基内的变形场和应力场分布规律见图l、图2沥青路面的蓄热作用是高温多年冻土区路基内形成融化夹层的主要原因,经调查青藏公路沿线多年冻土区内有60%的路段路基F冻土表现为不衔接状态,也就是说,沥青路面下出现不能冻结的融化夹层。
融化夹层对路基病害的发生与发展的影响表现为:其一,在相同条件下,融化夹层厚度越大,路基沉降变形就越大:随着融化深度增大,路基的固结沉降变形滞后时间越长。
当融化夹层形成后,人为上限不断地向下发展,需长刚间才能达到相对稳定;其二,路基下融化夹层形成局部的“锅底形”的融化盘,成为聚水盆,大量的地表水渗入和冻结层上水汇入,使盆内长年积水。
地下水参与融化夹层的发展过程,既加速路基下人为上限向下发展,使路基内热平衡状态复杂化,又路基的沉降变形增大,成为路基不稳定的隐患。
在青藏公路抬高路基高度以后,阴阳面路基温度场之间的差异所引发的路基病害也随之表现出来。
左右路肩温度场的不对称,引起路基底部最大融深位置向公路左侧(阳面)偏移,在同一地貌单元,偏移量的大小主要受路基高低的控制,路基越高,偏移量就越大,这一响应的结果导致公路左侧(阳面)产生了新的热融病害问题,主要表现为路肩滑坍和纵向开裂等。
图3和图4分别表示低温与高温多年冻土区,路基年平均地温等值线图三)多年冻土地区公路路基稳定性技术热棒制冷技术是利用在压差、温差下特殊工质的蒸发、冷凝和重力作用将热量单向从高温冻土区域传向大气,从而降低冻土地温,缓减冻土退化,利用人工制冷控制火自然冻土退化进程和人为因素对冻土吸热的影响,青藏公路的热棒工程见图5。
EPS板等多孔隔热材料埋设在路基中,增大路基的热liH,减少传入路基的热量和冷量,从而达到控制和减缓冻土的融化速率、保持冻土工程稳定的目的,研究表明EPS等隔热层}下界面的融化和冻结指数均相差1000度·天以上,阻热效果叫显。
该项日在青藏公路60kin高温冻=L区范围内修筑了长1400m的隔热层路基。
太阳辐射是大气能量的主要来源,为减少太阳辐身j对冻土lll程的影响,在路基阳坡面采用遮阳板,减少园朝向引起的左右边坡及其下多年冻土吸收太阳辐射能量的差异,消除或控制了路基下多年冻土盆状融化的偏移对路基的负面影响。
目前该技术在国内首次被应用于公路工程,见图6。
青减高原风速_人,空气对流是热量传递的主要方式之一。
在路基边坡填筑碎石或硅藻土等,在路基内部填筑碎石层等,同时也可增加布设通风管以控制和调节气流对路基下多年冻土的影响,减少热量的对流传递。
(四)多年冻土地区的路面通过研究认为:(1)多年冻土地区路面基层设计,应同时考虑温度、湿度的试验条件,从而正性沥青路面经大面积实体工程检验具有较好的低温抗裂性能;(4)根据研究成果推荐了高原多年冻土地区路面结构,部分成果见表3。
(五)多年冻土地区桥涵技术在考虑了桩基回冻时间历程、竖向荷载作用下桩土体系的应力和应变状态以及横向荷载作用二个方面因素的前提下,在对桥梁桩基静载试验的基础上进行有限元数值模拟,提出了桥梁基础稳定性设计原则与设计方法,考虑到桩基回冻过程对单桩承载力的影响,通过试验研究及分析提出了钻孔灌注桩的回冻标准;通过大量试验研究,提出了多年冻土区桥涵基础混凝土抗冻技术:提出了多年冻土区桥涵混凝土材料设计方法和施工工艺及高耐久性抗冻混凝土级配原则与优化组成设计。
(六)多年冻土地区公路生态环境保护与评价技术通过对青藏高原多年冻土地区生态环境特点的分析,运用关键因子筛选矩阵技术识别出青藏高原多年冻土地区公路工程生态环境关键因子,见表4。
研究建立了青藏高原多年冻土地区公路建设项H生态环境质量评价指标体系以及生态环境影响指标体系。
采用客土喷播技术在青藏高原多年冻土地区进行植被恢复,其施工工艺和效果见图7和图8,并证明了该技术在该区域进行恢复植被具有明显的优势。
总结了青藏高原的水土流失区域特征,初步阐述了青藏高原多年冻土地区公路边坡水土流水规律,提出了青藏高原多年冻土地区水土流水防治技术(工程措施、植被措施及综合措施),并研究得出各措施的效益关系:综合措施>自然植被>工程措施>人工植被。
以植被盖度、地上生物量和地下生物量为基础,提出了一个综合的植被指标,即植被恢复率,作为评价植被恢复效果的指标;提出了野生动物保护及冻土环境保护对策。
四、关于多年冻土地区公路修筑技术的新理念(一)多年冻土的“保护论”及设计理念1路基设计理念关于多年冻土地区路基设计20世纪70~80年代公路界学者提出应遵守保护冻土的原则,尽量避免“零”填、浅挖;20世纪90年代又提出“保护冻土、控制融化速率”及“综合治理”的设计原则。
最近笔者提出:采用“制冷、阻热、减少辐射、增加对流、主动保护、积极预防”的二十字方针。
(1)保护冻土的设计原则主要用于多年冻土地温较低的路段,年平均地温为l 5~3 5℃,含冰量高,冻土人为上限较浅的路段,其路基高度采用路基临界填土高度再加安全高度的方法确定。
(2)控制融化速率的设计原则主要用于地温较高,年平均地温O 5~一l 5℃,沥青路面下多年冻土与季节活动层之间寒季存在不冻夹层的路段,其路基高度按满足路面设计使用年限内路基变形量不大于允许变形量的设计方法进行设计。
(3)综合治理的原则对于需要进行综合治理的路段,一般是病害比较严重的路段,对其可先按控制融化速率的原则进行相关路基高度等设计,再根据冻土类型与发育发展情况、地质构造与地F水地表水发育情况、地形、地貌及路基高度和坡脚积水情况,不仅在路基高度方向保护冻土,而且也在路基的纵、横方向采取一定的工程措施(如设置防水保温护道、回填路基坡脚5m范围内积水坑以及使路基纵、横向形成排水系统等工程设施),保护冻土。
或改变路基的结构形式,对地基进行冷却措施处理等,以达到综合治理的目的。
由于“气候变暖”而引起的多年冻土的退化,达到了保持路基稳定的目的。
(5)地基加固技术由于“气候变暖”而引起的多年冻土将逐渐退化,多年冻土地区冻土退化后形成融区,如果能通过地基加固技术确保一定时间(寿命周期)内冻土变化后地基仍然具有一定的承载力或基础沉降变形在一定范围内(或均匀沉降),不致于导致路基路面严重破坏,这样同样可以达到满足公路使用功能的目的。
2路面设计理念首先应考虑的多年冻土地区由于冻土的热变化导致路基发生变形,这样该地区路面使用寿命必然比非冻土地区大幅度减少,其次多年冻土地区多属于寒区,路面设计必须考虑寒区施工工艺对性能和结构的影响,第三热吸收较少的水泥混凝土浅色路面在合理的使用寿命内、严格的施工工艺及质量控制下可以达到一定的保护冻土的目的,第四复台式路面结构和混合料柔性基层在多年冻土地区具有一定的适应性。
3桥涵设计理念考虑到多年冻土地区桥涵桩基受力特征,采用桩基础时应考虑回冻问题,基础稳定性应予以充分重视,桥涵基础下多年冻土温度场和变形特征与路基下截然不同,不能完全套用路基设计的对策,新型结构如波纹管涵洞、通道等在多年冻土地区具有优越的适应性。
(二)多年冻土地区公路养护论多年冻土具有区别于一般土类的特殊的工程性质,主要表现在其性质与温度密切相关。
考虑到冻土地区环境的特殊性,首先建立多年冻土地区的工程必然与冻土热变化紧密相关,必须及时进行养护;其次该地区属寒区,养护施工应充分考虑寒区特点,多从冷法养护方面考虑,如采用路面冷补材料:第三,多年冻土地区的公路病害具有一定的规律,公路养护应建立在管理信息系统的预测基础上,通过对公路基本数据、设计数据、养护数据等内容的采集及分析,对路基、路面及桥涵等结构物的损坏状况进行实时评价预测,从而确立最佳维修时间及方法。
(三)长期有效观测研究多年冻:L路基处理措施中,EPs板材料暖季阻止输热,冷季也阻止输冷,所以铺设保温材料虽可改变进入多年冻土的热周转量,但并不能改变进出多年冻土热量平衡的趋势,因此EPs板隔热效果只是减弱热积累的强度,延缓多年冻土的升温,并不能从根本卜保持冻土温度。
对于低温冻土,其可维持多年冻土在公路使用期内的稳定,但高温冻土热值的积累将会导致多年冻土加速融化,从而决定了EPs板使用的限定条件。
热棒制冷技术从理论角度而言在负温期能有效制冷,但当冻结期短,融化期长,热棒形成的冻结核可能会在负温期来临之前融化而不能在路基中有效储存冷量来消除融化夹层,则热棒的长期效果不能得到保证。
同样碎石的性质、风化作用、气候作用等因素也都将影响碎石坡面的效果。
综上所述,没有哪一种处治措施是万无一失的,这就需要今后对实施这些措施的工程路段进行长期的观测,并就其对路基冻土上限的抬升及其它影响强度进行合理分析、模拟及预测评价,为能更合理、经济的发挥各种拮施的功能做进一步的研究。
人类活动影响不断升级以及全球气候转暖对多年冻土的影响逐渐显现,多年冻土的退化日趋严重,公路路基下部的冻土退化速度更为迅速,使公路冻土环境产生新的变化,由此引发新的公路病害。
长远考虑,项目组认为应加强冻土地区公路路基的长期监测,并将数据集成到GIs平台中,形成能仿真模拟不同冻土条件、路基结构、气候条件下的水、热、力及形变场的“数字路基”平台。
并在此基础上建立冻土地温与气温的相互关系,掌握冻土路基的热状况,掌握冻土路基的变形和沉降规律。
实现冻土地区公路使用状况的动态监控并实时提出改善对策。
五、结语通过经过几年的努力和辛勤劳动,取得了一定的成果。
但是,由于多年冻土及其变化的复杂性,目前并没有完全彻底解决多年冻土地区的路基路面系列问题,很有必要继续开展相关课题研究,例如:(1)青藏公路前期研究已经通过增大沥青用量、应用丁苯橡胶改性沥青等措施基本解决了低温抗裂问题,沥青路面横向裂缝和网裂等病青得到控制,但目前由于重载交通的反复作用,在格尔木至拉萨方向的上坡路段和弯道处,出现了局部推移和车辙新问题,最大车辙8cm左右,因此很有必要对高原多年冻土地区进行进一步研究,以在充分总结改性沥青路面低温优越性的同时适当考虑路面的高温稳定性问题:(2)由于历史等原因,(钢纤维)水泥混凝土路面在高原多年冻土地区已经使用较长时间,尽管局部出现了不同程度的病害,局部地区冬天抗滑能力不足,但浅色路面总体吸热少,在平坦、便于养护路段使用(钢纤维)水泥混凝土路面尚具有一定的可能性,建议进行深入研究论证;(3)阳坡路段路基急剧下沉导致路基开裂等病害已经成为高原多年冻土地区的主要问题,尽管采取了一些措施,但由于冻土差异性明显,目前仍有继续开裂的趋势,故应继续深入研究,以掌握其作用机理,便于采用合理措施。