土壤冻结温度的影响因素研究
季节性冻土的冻结和融化
季节性冻土的冻结和融化季节性冻土，指的是地球表面在寒冷季节中由于低温而呈现冻结状态的土壤。
它主要分布在地球的高纬度地区和高海拔地区，如北极、南极、高山地区等。
季节性冻土的冻结和融化是地球气候系统中一个重要的过程，对于环境变化、生态系统以及人类活动都具有深远的影响。
一、季节性冻土的形成原因季节性冻土的形成主要受到以下几个因素的影响：1. 气温：寒冷的气温是季节性冻土形成的基本条件。
当地表温度降至冰点以下时，水分开始凝结成冰，导致土壤中的水分冻结。
2. 土壤含水量：土壤中的含水量越高，冻结的可能性就越大。
当土壤含水量较高时，水分冷却的速度会相对缓慢，容易形成冻土。
3. 土壤质地：粘土和壤土等细粒土壤对水分的吸附能力较强，有利于水分冻结形成冻土。
4. 土壤覆盖：植被和积雪是影响季节性冻土的重要因素。
植被可以保持土壤湿度并减缓土壤冷却速度，而积雪可以起到绝缘的作用，防止土壤中的热量流失。
二、季节性冻土的冻结过程季节性冻土的冻结过程一般可分为以下几个阶段：1. 预冷期：气温逐渐下降，土壤中的水分开始冷却，并在零度附近形成冰点核。
此时，土壤中的水分尚未完全冻结。
2. 冻结期：气温持续降低，土壤中的水分逐渐冻结成冰。
冰芯从冷集中形成，并向周围扩散。
土壤中的孔隙逐渐被冰塞满。
3. 冻结稳定期：土壤中的水分基本上已经冻结成冰，达到稳定状态。
此时，土壤变得坚硬，无法渗透水分。
三、季节性冻土的融化过程季节性冻土的融化通常是在春季气温回升时发生的，它包括以下几个主要阶段：1. 融化融雪期：随着气温的升高，冻土表层的冰开始融化。
同时，积雪也逐渐融化，增加了土壤中的水分。
2. 滞后融化期：由于冻土表层的冰有一定的保护作用，导致下层土壤的融化滞后于表层。
这一阶段土壤水分的增加会导致土壤湿度的提高。
3. 渗透融化期：随着高温季节的到来，冻土逐渐融化，土壤中的水分开始渗透向下。
这会导致土壤湿度的逐渐下降。
四、季节性冻土对环境和生态系统的影响季节性冻土冻结和融化过程对环境和生态系统具有重要意义：1. 气候变化：季节性冻土的冻结和融化过程是地球气候系统中重要的热量交换过程。
冻融过程中未冻水含量及冻结温度的试验研究
冻融过程中未冻水含量及冻结温度的试验
研究
冻融过程中未冻水含量及冻结温度的试验研究旨在了解材料或土壤中的水分在冻结和融化过程中的行为和特性。
以下是一个可能的试验研究方案：
1. 样品制备：选择适当的材料或土壤样品，并将其制备成一定尺寸和形状的试样。
2. 冻融试验装置：设计和搭建一个冻融试验装置，包括控制温度、监测未冻水含量和测量冻结温度的设备。
3. 试验过程：将样品放置在试验装置中，以一定的速率或周期性地进行冻结和融化。
控制试验条件，如温度变化率、冻结时间和融化时间等。
4. 未冻水含量的测量：使用适当的技术和仪器，测量样品在冻结和融化过程中未冻水的含量。
常用的方法包括重量损失法、压汞法、介电常数法等。
5. 冻结温度的测量：通过温度传感器或热电偶等设备，测量样品中的冻结温度。
确保准确地记录冻结过程中的温度变化。
6. 数据分析：收集并记录试验期间的数据，包括未冻水含量和冻结温度的变化。
对数据进行统计和分析，得出结论和推断。
通过这样的试验研究，可以了解材料或土壤在冻融过程中未冻水的变化情况以及冻结温度的影响因素。
这有助于理解材料的冻融特性，评估其在冻融环境下的性能，并为相关工程和应用提供参考依据。
需要注意的是，具体的试验方案和方法会根据研究对象的不同而有所差异，需要根据实际情况进行调整和优化。
土壤冻融的名词解释
土壤冻融的名词解释土壤冻融是指土壤在冬季受到低温影响而冻结，随着温度回升又恢复到液态的过程。
这个过程是季节性的，发生在寒冷地区的冬季。
土壤冻融不仅对自然环境和生态系统有着重要的影响，也与人类的生活息息相关。
一、冻融过程土壤冻融的过程可以分为冻结和解冻两个阶段。
当环境温度下降至土壤冰点以下时，土壤中的水分开始冻结，形成冰晶。
这些冰晶会逐渐扩大，使土壤渗透性降低，导致土壤被禁闭。
在冻结过程中，由于冰晶的形成和扩张，土壤颗粒之间的间隙逐渐被填满，土壤容重增加，土壤孔隙率下降。
这使得土壤通气性变差，并影响土壤微生物和根系的正常生活活动。
此外，冻结还导致土壤抗渗性增加，增加了径流和侵蚀的风险。
当环境温度回升时，土壤中的冰开始融化，恢复到液态。
解冻过程中，土壤渗透性逐渐恢复，土壤孔隙率增加。
融化的水分逐渐向下渗透或转化为土壤水分。
这个过程对于土壤水分的再分布和供应起着重要的作用。
解冻过程中，水分对土壤的渗透和运动能力加强，同时解冻水的释放也会对土壤中的养分和微生物活性产生影响。
二、影响因素土壤冻融过程受许多因素的影响，其中最主要的是土壤含水量和土壤类型。
土壤含水量高的情况下，水的冻融会使土壤颗粒相互分离，产生颗粒状结构。
土壤类型也对冻融过程有影响，比如砂质土壤的冻融现象较小，而黏性土壤更容易出现冻融现象。
此外，土壤的覆盖情况也会影响土壤冻融的过程。
在有植被覆盖的情况下，植物的根系可以起到保护土壤的作用，减缓土壤的冻融速度，降低冻融对土壤的影响。
而没有植被覆盖的裸露土地则容易受到冻融的侵蚀和破坏。
三、环境意义土壤冻融对环境有着重要的意义。
首先，土壤冻融过程对土壤水分的再分布和供应起着重要的作用。
冻融过程中水的释放和渗透能够改善土壤湿度状况，影响地下水补给和地表径流。
其次，冻融过程会对土壤的肥力和养分循环产生影响。
冻融过程中的物理效应可以改变土壤微生物活性，进而影响土壤中的氮、磷、钾等营养元素的转化和释放。
最后，土壤冻融还对土壤侵蚀和土地利用产生影响。
地层扰动对冻结的影响分析
地层扰动对冻结的影响分析摘要：冻结加固技术因其具有冻结强度高、止水性好、安全性高等优点，并且具有很好的环保性等特点而越来越多的被应用于地下工程建设中，尤其是对环境保护要求高、又处在软土地质条件下的工程，其应用更为广泛。
但冻结在实际施工中受到多种不利因素的影响，特别是地层扰动对冻结的影响，影响冻结效果，并严重影响施工安全。
本文阐述了影响人工冻结效果的因素，以及在地层扰动下各因素的变化，主要分析了冻融土和地下动水对冻结效果的影响。
关键词：冻结法；冻结温度场；地层扰动概述在地层扰动下，冻结壁的形成是一个很复杂的热物理过程。
在冻结壁的形成过程中地层扰动影响冻结温度场的分布，且温度场、渗流场等多个物理场存在相互作用，因此，对于某水平同一地层的冻结壁在各方位厚度发展并不均衡。
（二）冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进行地下工程倔砌施工的特殊施工技术。
（三）冻结法施工技术适用于松散不稳定的冲击层、裂隙含水层、松散泥岩层和水压特大的岩层，既可作为地质条件复杂的井巷工程施工，又可作为工程抢险和事故处理的手段。
（四）冻结法施工的原理是：沿开挖断面周边布置与通道方向基本平行的冻结孔，然后在冻结孔中循环低温盐水，使冻结孔附近的含水地层结冰，形成强度高、封水性好的冻土帷幕—冻结壁，用以抵抗地压，水压和隔绝地下水与地下工程的联系。
然后在冻结壁的保护下进行隧道、竖井和基础工程的开挖与衬砌施工的特殊工程技术。
其实质是利用人工制冷技术临时改变岩土性质以固结地层。
二、冻结壁的温度场的形成规律冻结壁是凿井的临时支护结构物，其功能是隔绝井内外地下水的联系和抵抗水土压力。
当冻结壁完全交圈后，封闭的冻结壁即可起到隔绝地下水的作用；但是要起到抵抗水压力的作用，冻结壁必须有足够的强度和稳定性。
1、土壤的冻结实质及其特性变化土壤冻结前后，土体的强度、水分、以及热物理参数等基本性质发生较大变化：(1) 强度提高。
江苏省冻土深度问题研究与保护
江苏省冻土深度问题研究与保护冻土是指地下达到零度以下的土壤或岩石层，是极具特色的地球自然现象之一。
在江苏省，虽然气候较为温和，但仍存在部分地区出现冻土现象。
本文将就江苏省冻土深度问题展开研究，并提出相应的保护措施。
一、江苏省冻土分布及深度情况
在江苏省，主要出现冻土现象的地区集中在盐城市、南通市、连云港市等黄海、东海沿岸地区。
这些地区受气候和地质因素影响，冻土深度一般在10厘米至50厘米之间。
而在江苏省内陆地区，冻土现象较为罕见，冻土深度很少超过10厘米。
二、导致江苏省冻土深度问题的原因
1. 地理环境因素：江苏省沿海地区受到海洋气候的影响，季风气候明显，冬季气温低，易导致地下土壤形成冻土。
2. 土地利用因素：部分冻土深度较大的地区，可能受到人类开发利用的影响，如过度开垦、排水不畅等，导致地下土壤冻结。
三、江苏省冻土深度问题的保护措施
1. 加强监测：建立冻土深度监测网络，及时掌握冻土变化情况，为保护提供数据支持。
2. 合理开发利用：在冻土丰富的地区，合理规划土地利用方式，避免过度开发导致冻土深度增加。
3. 生态修复：针对冻土深度已受损地区，进行生态修复工作，恢复
土壤生态功能，减少冻土对土地的破坏。
四、结语
通过对江苏省冻土深度问题的研究与保护措施的探讨，可以更好地
认识和保护这一特殊的自然现象，实现人类与自然和谐共处的目标。
希望未来在江苏省的冻土保护工作中，能够更加有效地保护冻土资源，促进地区可持续发展。
土壤冻拔作用
土壤冻拔作用土壤冻拔作用是指土壤在冻融过程中发生的物理变化，导致土壤溶液、气体以及土壤团粒等活动和变化。
这种作用与冰的形成和破裂密切相关，可以对土壤和周围环境产生诸多影响。
当土壤温度下降到冰点以下时，土壤中的水分开始凝结并形成冰，土壤冻结的过程是从土壤顶部向下进行的。
冰的生成导致土壤颗粒之间的空隙被填满，土壤团粒进一步结合，形成固体结构。
随着冻结的继续，水分中未凝结的一部分逐渐变为超冷态水，冰芯逐渐增大。
随着温度的进一步下降，土壤冻结继续进行，冰芯的膨大会使土壤颗粒发生压缩变形。
当温度下降到一定程度时，土壤中的活动水全部凝结为冰，此时土壤中的温度已降至最低点，称为冰点。
冰点以下的土壤被称为冻土。
随着气温的回升，土壤开始解冻。
在解冻的过程中，冰逐渐融化回到液态水。
土壤解冻的过程是由下往上进行的，解冻的速率通常较冻结的速率更快，这是因为液态水的导热系数大于冰的导热系数。
解冻时，土壤中团粒之间的连接逐渐弱化，土壤变得松散。
解冻期间，由于水分释放和体积的减小，土壤会发生胀缩变形，引起土壤表面的颗粒分离和破裂。
这种现象被称为土壤冻胀和冻拔。
土壤冻拔作用对土壤和周围环境产生了一系列的影响。
首先，冻拔会导致土壤的物理破碎和颗粒的运动，改变土壤的结构和孔隙度。
这对土壤的透水性、渗透性和通气性有着显著的影响。
其次，冻拔还能改变土壤的颗粒排列方式，使土壤中的团粒由于内部应力的影响而重新组织。
这可以进一步影响土壤的孔隙度和通透性。
此外，冻拔作用还可以改变土壤中的溶解态物质的活动性，影响土壤中的物质迁移和转化过程。
此外，冻胀还可能引起地表和地下设施的破坏，如路面的龟裂和建筑物的沉降。
冻拔作用也对土壤生物活动产生了一定的影响。
冻结和解冻过程中的温度变化和水分运动对土壤中微生物的生存和活动有一定的限制。
同时，冻拔过程中土壤颗粒的破碎和重组会对土壤微生物的生境和根系的生长造成影响。
在气候适宜的地区，土壤冻拔作用可以促进土壤的更新和改良。
单向冻结条件下硫酸钠盐渍土冻结温度及变形试验研究
单向冻结条件下硫酸钠盐渍土冻结温度及变形试验探究专业品质权威编制人：______________审核人：______________审批人：______________编制单位：____________编制时间：____________序言下载提示：该文档是本团队精心编制而成，期望大家下载或复制使用后，能够解决实际问题。
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土的冻胀机理
土的冻胀机理土的冻胀机理土的冻胀是指土壤在遭受冻结作用后发生体积膨胀的现象。
土壤受冻胀影响的程度与土壤种类、水分状况、冻结温度等因素有关。
通过对土的冻胀机理的分析，我们可以更好地了解土壤的物理性质，从而有助于更好地进行土壤利用和管理。
首先，从微观角度来看，土的冻胀机理主要是由于水在冻结过程中的物理变化引起的。
当水温度降至0℃以下时，水分分子会逐渐冻结成冰，从而使得土壤内部的孔隙结构发生变化。
通过冰结过程中的晶体生长和体积膨胀，导致土壤体积增大，同时也使得土壤内部的力学性质、渗透性质等发生改变。
其次，从宏观角度来看，土的冻胀机理的具体表现形式包括以下几个方面。
一是土体体积变化。
在冻胀过程中，由于水的体积膨胀作用和冰晶的体积增大，土壤的体积会逐渐增大，而造成土体的自重压力减小，土体的结构松散化也会加重。
如果土层孔隙率低，且含水量较高，冻胀则会造成地表下陷。
二是土体的力学性质变化。
土壤的冻胀会引起土体内部的应力变化，导致其力学性质发生改变。
在冻胀过程中，岩土体的一些力学参数，如抗剪强度、黏聚力等均会发生变化，这也是冻胀地区建筑物基础承载力下降或破坏的主要原因之一。
三是土体的渗透性质变化。
土壤的冻胀也会导致土体内部的孔隙结构变细，导致土壤渗透性能降低。
在冻胀地区，由于土层孔隙率低、岩层稳定性差等因素，常常会造成地下水位的升高，进而引起地表塌陷等灾害。
总结起来，土的冻胀机理是由于水在冰冻过程中的物理变化引起的，主要表现形式包括土体体积变化、力学性质变化和渗透性质变化等方面。
深入研究土的冻胀机理及其影响，对于合理进行土地利用、有效进行建筑物基础设计等都有着重要的意义。
土壤冻结温度
土壤冻结温度
土壤冻结温度是指土壤中水分冻结形成冰的温度。
土壤冻结温度取决于多个因素，包括环境温度、土壤湿度、土壤类型等。
以下是影响土壤冻结温度的主要因素：
环境温度：空气温度是影响土壤冻结的主要因素之一。
在寒冷季节，低温会导致土壤中水分结冰，形成冻土。
土壤湿度：湿度是另一个关键因素。
湿润的土壤在较高温度下可能开始冻结，而相对较干燥的土壤可能需要更低的温度。
土壤类型：不同类型的土壤对冻结的敏感性不同。
粘土含水量高，容易形成冻土，而沙质土壤在相同条件下可能不太容易冻结。
地下水位：地下水位的高低也会影响土壤冻结。
较高的地下水位可能使土壤更湿润，更容易冻结。
植被覆盖：植被能够提供保温效应，减缓土壤冻结的速度。
在有植被覆盖的地区，土壤冻结温度可能相对较高。
地理位置：地理位置也是影响土壤冻结的因素之一。
高纬度地区和高海拔地区通常在冬季会经历更低的温度，因此更容易出现土壤冻结。
在寒冷的气候条件下，了解土壤冻结温度对于农业、生态学和基础设施管理等方面具有重要意义。
温度对土壤中的水分状态影响深远，也会对植物、微生物和土壤生态系统产生影响。
1。
冻土下限温度
冻土下限温度摘要：1.冻土的定义2.冻土下限温度的定义和计算方法3.冻土下限温度的影响因素4.冻土下限温度对我国的影响5.冻土下限温度的应对措施正文：冻土是指在地表下一定深度的土壤，在一年内有一段时间内温度低于0℃，并含有冰的各种岩石和土壤。
冻土下限温度，又称为冻土阈值温度，是指土壤在一年内多次冻融循环中，达到的最低温度。
冻土下限温度是冻土形成的关键因素，低于这个温度，土壤中的水分将被冻结，形成冻土。
冻土下限温度的计算方法通常是通过观测和模拟土壤温度的变化来确定。
一般而言，冻土下限温度受多种因素影响，如气候、地形、土壤类型和地下水位等。
气候因素包括气温、降水、风速等，这些因素的变化会直接影响土壤温度的变化。
地形因素包括坡度、坡向、海拔等，不同的地形条件会导致土壤温度的分布不均。
土壤类型和地下水位也会影响冻土下限温度，不同的土壤类型对温度的变化有不同的响应，地下水位的高低也会影响土壤温度的变化。
冻土下限温度对我国的影响深远。
我国是全球冻土面积最大的国家之一，冻土对我国的农业、水利、交通、建筑等各个领域都有重要影响。
冻土下限温度的变化会直接影响冻土面积的变化，进而影响上述各个领域的发展。
例如，冻土融化会导致地表沉降、土壤侵蚀、植被破坏等问题，严重影响农业生产和生态环境。
此外，冻土融化还会导致地下水位上升，影响水利设施的正常运行。
针对冻土下限温度的影响，我国采取了一系列应对措施。
例如，加强冻土研究，提高对冻土下限温度的认识和预测能力；加强冻土区的生态环境保护，减少人类活动对冻土的破坏；加强冻土区的基础设施建设，提高冻土区的生产和生活水平等。
总的来说，冻土下限温度是冻土形成的关键因素，它的变化会对我国的各个领域产生深远影响。
土壤冻结的概念
土壤冻结的概念土壤冻结是指土壤中的水分在低温条件下转化为冰晶形式的现象。
当土壤温度降至0摄氏度以下时，土壤中的水分开始结冰，并形成冰晶。
这种冻结状态可以持续一段时间，直到土壤温度升高，冰晶融化为液态水为止。
土壤冻结是冬季气温下降的一个自然现象，对土壤和周围环境具有重要影响。
土壤冻结可以对土壤的物理、化学和生物性质产生深远的影响。
首先，冻结的水分占据了土壤微小孔隙，导致土壤颗粒之间空隙减小，土壤密实度增加。
这使得土壤变得坚硬、难以渗透，限制了根系的生长和作物的吸收水分和养分。
此外，冻结的水分形成的冰晶还会对土壤颗粒造成物理性的破坏，进一步加剧土壤的坚硬程度。
其次，冻结过程中水分的转化也会改变土壤的化学性质。
冻结的水分中盐离子和溶解气体等物质会被排除在冰晶之外，导致冰晶周围土壤的溶质浓度增加。
这种现象被称为冻结浓缩效应，它可能导致盐度的增加，引起土壤盐渍化问题。
冻结还可以破坏土壤中的有机质和微生物，影响土壤的肥力和生物活动。
另外，土壤冻结对生物性质也有显著影响。
寒冷的气候条件下，土壤冻结引起了大量微生物的冬季休眠，导致土壤微生物活动减弱。
冻结的水分也限制了植物根系的生长，降低了植物的生理活性和生长速率。
这些因素都会影响土壤的生态系统功能，减少土壤的生产力和生物多样性。
冻结深度是指土壤冻结的厚度，它取决于气温、土壤类型、含水量等因素。
在寒冷地区，冻结深度可能超过数米甚至十几米。
而在温暖地区，由于气温较高，土壤中的水分很少冻结，或者冻结的厚度很浅。
为了减轻土壤冻结对农业生产的不利影响，人们采取了一系列的措施。
在寒冷地区，常用的防止土壤冻结的方法包括覆盖土壤表面，如使用秸秆覆盖物或保温材料覆盖土壤表面，以减少土壤表面的热量散失和水分蒸发；选择适应寒冷环境的作物品种，耐受冻害的作物能够更好地适应冻结条件；改善土壤结构和水分管理，提高土壤的排水能力和保水能力，减轻冻害风险。
总之，土壤冻结是在寒冷气候条件下土壤中水分形成冰晶的现象。
冻土的力学性质及研究现状
冻土的力学性质及研究现状冻土是指地下温度低于零度，土壤含有一定含水量的地层。
由于温度的变化，冻土地区的土壤会发生冻融循环，这种循环会引起土壤的变形、破裂和失稳等问题。
因此，了解冻土的力学性质对于开展工程建设和环境保护等方面有着重要意义。
以下将对冻土的力学性质及其研究现状进行介绍。
冻土的力学性质主要包括冻土的强度、变形特性、渗透性和应力-应变关系等方面。
冻土的强度指的是冻土抵抗外部应力的能力，可以通过剪切试验来研究。
剪切试验可以得到冻土的抗剪强度、抗剪应变关系等参数，有助于分析冻土发生崩塌、破坏的条件和机理。
冻土的变形特性主要包括收缩、膨胀和蠕变等方面。
冻土的收缩变形主要由于土壤中水分冻结而造成的。
膨胀变形主要由于冻土解冻时水分释放、结晶体积变化等因素引起。
蠕变是冻土长期加载下的变形现象，具有时间依赖性。
冻土的渗透性是指冰的形成和破裂对渗流过程的影响。
冻土渗透性的研究对于水资源管理、工程建设和环境保护具有重要意义。
渗透性试验可以通过测量冻土中水分的渗流速度、渗透系数等参数来研究冻土的渗透性。
冻土的应力-应变关系是研究冻土响应外部应力的能力，包括弹性模量、屈服强度和应力松弛等等。
冻土的应力-应变关系与冻结温度、含水量、粒度分布等因素都有关系，这些因素会影响冻土的强度和变形特性。
目前，冻土的力学性质研究已经取得了一定的成果。
国内外学者对冻土的强度、变形特性、渗透性和应力-应变关系等方面进行了大量的实验研究和理论分析。
例如，通过剪切试验研究了冻土的抗剪强度和剪切应变关系；通过压缩试验研究了冻土的变形特性和渗透性；通过数值模拟研究了冻土的应力-应变关系和变形机制等。
此外，研究者还通过野外调查和实际工程观测等手段对冻土的力学性质进行了研究。
例如，通过对寒区铁路、油气管道和桥梁等工程的调查分析，研究了冻土的力学性质对工程稳定性的影响，并提出了相应的设计和施工建议。
综上所述，冻土的力学性质研究是一个重要且复杂的课题。
土壤冻结对其自然温度场的影响
由图 １ 可见 ， 土壤温 度随时 间做年周 期性 变化 ， 各深 度 处土壤温度受土壤是 否冻结影 响非 常小 。冻结与 非冻 结物 由图 ２可见 ， 随着深度 的增加 ， 土壤温度延 迟时 间增 加 ； 同一深 度下 ， 非冻结 比冻 结物性参数 下 的延 迟时 间长 ； 着 随 深度的增加 ， 两种物性参数下 的延迟时间差别增大 。在集 输 管道埋深范围 内， 用粉质粘土非冻结及冻结物性参数计算 出 的延迟时间最大差 ３ ７ｄ 占总延迟时间 的 ８ ６ ．９ ， ．％。
参照延迟时 间的定 义及第 一类 边界条件 下半无 限大 问
题 的延迟时 间求解 结果 ， 】推广得 出第三类边界条件下的延 迟时 间 为 ：
＝
（ ２
＋ ２ （
） ）
维普资讯
刘晓燕等 ： 土壤冻结对其 自 然温度场的影响
∞
油气集输管道多数埋地敷设 ， 内混输介 质沿线温降不 管 仅随管道进 口介 质温度 、 流量 、 油气水 比例及物性 等变化 ， 还 受土壤温度场 的年周期性 变化 、 时间延迟及土壤是否冻结等
的影响… 。尤其是 严寒 地 区， 最 高气温 平均 值 在 ３ ￣ 年 ５Ｃ以 上， 年最低气温平均值 在 一３ ￣ ０Ｃ以下 ， 均温度 为 ３２Ｃ， 年 ．￣ 埋
１ 土壤冻结及 非冻结状态 物性参数测试
结状态的物性参数 ， 过计算 ， 析土壤冻结 及非 冻结 物性 通 分 对不 同深度处土壤 自然温度场的影响程度 。
冻结及非冻结土壤热物性测试结果表
为测 试严寒 地区土壤 的热物理性 质 ， 现场取荒地 、 耕地 、 洼地 、 沼泽地等 １ 个 典型地 点 的粘土 、 ２ 粉质 粘土 土样 ， 量 测 原状土 的含水率 、 干湿密度 ， 非冻结及 冻结状态 的导热系数 、 导温 系数 ， 测试结果如上表所示 。 ２ 土壤 自然温度场计算数学模型
土壤冻结温度的影响因素研究
文章编号:1004—5716(2005)05—0134—02中图分类号:TD265134 文献标识码:B土壤冻结温度的影响因素研究张世银,汪仁和(安徽理工大学土木系,安徽淮南232001)摘 要:通过不同土样以及相同土样在不同的含水率压力等条件下进行土的冻结温度试验,得出冻结温度与土的性质、含水率、液限含水率、压力、含盐量等有一定的关系,并进行了分析,对于提高冻结质量具有一定的意义。
关键词:冻结温度;含水率;土壤性质;含盐量;压力 冻结法是利用人工制冷技术,使地层中的水结冰,把天然岩土变成冻土,增加其强度和稳定性,隔绝地下水与地下工程的联系,以便在冻结壁的保护下进行地下工程的掘砌施工。
目前冻结法广泛应用于矿井建设、地基基础、地下铁道、河底隧道等工程。
但天然土层变成冻土的结冰温度是不同的,土层冻结温度的高低直接影响着冻结壁厚度的取值,它与土的组成成份、含水率、密度、液限含水率、压力、含盐量等有一定的关系,本文对上述影响土层结冰温度的因素进行了详细的试验研究,分述如下。
1 冻结温度的试验方法(1)土样采自淮北某矿井筒检查孔,采用不同的粘土层和砂层进行试验,试验严格执行《土工试验方法标准》G B/T 50123—1999标准,旨在探索冻结温度与土的性质的关系。
测温仪器为热电偶和FL U KE187型精度为0.001mV 电压表。
试验结果见表1。
(2)采用相同粘土土样烘干以后调制成不同的含水率,并用烘干的砂质粘土调制成相同含水率,不同含盐量试样进行试验,意在探索冻结温度随着含水率及含盐量的变化而变化的规律。
试验结果见图1、图2。
(3)相同的土样在不同的压力状态下进行试验,试样按一定的密度装在金属容器内,在WDJ -100型特制的微机控制冻土压力试验机中加压,视其土样在不同的压力下的冻结温度。
表1 淮北某矿井筒检查孔土工试验及冻结温度测定成果表层号土样名称深度含水率W (%)液限W L(%)冻结温度(℃)1粘土132.918.9243-1.82细砂148.723.38-0.63粉质粘土181.717.9729.5-1.44粉质粘土223.225.937-1.65粉质粘土240.317.9130-1.36粉质粘土274.117.5841-2.17粘土29821.9354-2.38粘土33419.8352-2.82 试验结果分析2.1 冻结温度与土壤性质的关系从试验结果的表1中可以看出,冻结温度与土层性质的关系是粗颗粒土层的冻结温度高于细颗粒的土层,砂土的冻结温度高于粘土的冻结温度。
气候变化对冻土地区的影响
气候变化对冻土地区的影响随着全球气候变暖的现象日益凸显，对冻土地区的影响也越来越受到关注。
冻土地区主要分布在高纬度地区，如北极、北美、东北亚等地。
这些地区的土壤和水分长期处于冻结状态，而气候变化引发的温度上升和降水变化，会对冻土地区的生态系统和人类活动产生重大影响。
首先，气候变化导致的温度上升，会导致冻土的融化。
冻土是指土壤在永久冻结层以下，一年中有一段时间地表温度下降到冰点以下所形成的冰冻土壤。
而温度上升会导致冻土层的厚度减少，甚至出现融化的情况。
这不仅会对冻土地区的水资源管理带来挑战，还会加剧土壤侵蚀、河流和湖泊的变化等问题。
同时，冻融过程还可能破坏建筑物和基础设施，给当地居民的日常生活造成困扰。
其次，气候变化还会引起降水模式的改变，在冻土地区可能导致极端天气事件的增加。
随着全球气候变暖，降水模式也发生了变化，尤其是在冻土地区。
极端降水事件的频率和强度可能增加，这会对冻土地区的生态系统和农业产生负面影响。
大量降水可能导致土壤冲刷和河流泛滥，危害环境安全。
同时，降水事件的不均匀性也会对当地居民和农民的生活和农作物生产造成困扰。
此外，冻土的融化也会释放大量的温室气体，对气候变化形成正反馈作用。
冻土地区的土壤中存储有大量的有机碳，而融化过程会导致这些有机碳释放为二氧化碳和甲烷等温室气体。
这将进一步加剧全球气候变暖的速度，并可能引发更多的自然灾害。
对于冻土地区的保护和适应策略，我们可以采取一系列的措施。
首先，加强气象监测和预警体系，及时观测和预测气候变化对冻土地区的影响，为相关决策提供科学依据。
其次，加强冻土区的环境保护与管理，采取措施保护冻土的稳定性和生态系统的健康。
比如，加强草地保护与恢复，提高土壤的保温能力，减轻融化速度。
同时，发展可持续的农业和水资源管理模式，降低农田灌溉对冻土的影响。
最后，加强国际合作，共同应对气候变化对冻土地区的挑战，加强信息共享和技术交流。
总之，气候变化对冻土地区的影响是全球气候变暖带来的一大难题。
冻土层的形成和控制措施
冻土层的形成和控制措施冻土层是指地下土层中因温度降低而导致土壤中的水分结冰形成的一种特殊层理结构。
冻土层在地质和工程中都有重要的影响，因此，了解冻土层的形成机制以及相应的控制措施对于保证建筑物的稳定和工程项目的可行性非常重要。
下面将详细介绍冻土层的形成机制以及相应的控制措施。
冻土层的形成机制主要与三个因素有关：环境温度、土壤含水量以及土壤的热导率。
当环境温度低于土壤中水的冰点时，土壤中的水分开始结晶形成冰。
而土壤含水量越高，冻结的速度越快，因为水的冰化热会促进周围土壤的温度降低。
此外，土壤的热导率也会影响冻土层的形成，热导率高的土壤会更容易导热，使得冻结速度加快。
为了控制冻土层对工程的影响，可以采取以下措施：1.土体改良：通过在土体中添加一些化学物质，使土壤的结构和性质发生改变，从而降低水分的冻结温度。
常用的土体改良方法包括添加盐类、有机物质和混凝土等。
例如，在道路基础工程中，可以将钠铝硅酸盐、氯化钙等添加到土壤中，提高土壤抗冻融性能。
2.加热：通过加热土壤来防止冻土层的形成。
常用的加热方法包括地埋管道加热、地埋加热电缆等。
加热土壤可以提高土壤的温度，使得土壤中的水分不容易结冰。
3.排水：通过有效排水，降低土壤含水量，减少冻结时的水分含量，从而减缓冻土层的形成。
在建筑和基础工程中，可以采用排水沟、排水管道等方式进行排水。
4.隔离层：在工程设计中设置隔离层，隔离地下土壤与冻土层之间的接触，减少冻土层对工程造成的影响。
隔离层可以采用工业织物、聚乙烯膜等材料进行覆盖。
总之，冻土层的形成和控制措施是一个相对复杂的问题。
在实际工程中，需要根据具体情况综合考虑环境条件、土壤特性以及工程要求来选择合适的控制措施。
只有科学合理地控制冻土层的形成，才能保证工程的安全性和可行性。
季冻土冻结温度测定方法的研究现状
季冻土冻结温度测定方法的研究现状摘要：冻结温度是判断土是否处于冻结状态的重要物理性质指标。
本文论述了近年来学者对冻土冻结温度的研究进展，对目前用于测定冻土冻结温度的方法及其优缺点进行回顾，并指出今后应对土体冻结温度进行系统试验研究及详细理论分析。
关键词：冻结温度；过冷温度；测定方法。
0引言季冻区的冻胀、融沉给该地区的建筑及道路造成巨大危害，如使道路出现翻浆、裂隙、龟裂、基础抬高等不良现象。
冻结温度对于研究路基冻结深度变化过程和温度场演变规律具有重要作用[1]，也是影响冻土中水分迁移、分凝冰生成以及冻胀的重要因素[2]。
因此，研究季冻区土的冻结温度是十分必要的。
1冻结温度冻结温度是指在土体冻结过程中相对稳定在零度以下时的温度[3]、[4],该温度下，土中自由水在热力学上处于亚稳态平衡状态[5]并开始冻结[6]，冻结温度是在一定压强下土中水和冰两相“平衡互存”的温度，是土壤中冰可以存在的最高温度[7]，随土体处于不同环境而变化。
标准大气压下纯水的冻结温度为0℃，而土中水份受溶质及土颗粒表面能影响，冻结温度低于0℃，其差值称为冰点降低，与冻结温度拥有相同数值。
土在冻结中会出现土体温度低于冻结温度而土中水未冻结的现象，称为过冷现象，这是由于土中水冻结的物理过程造成的，水结冰的前提条件是含有结晶核，对于土体中部分水来说，土颗粒本身就是结晶核，同时促进水分子组成冰格架，但附着在土壤颗粒周围的弱结合水的数量很大，在冻结过程中需要释放潜热克服土颗粒表面能的吸引力才能形成冰骨架，故而土体温度降至0℃时不会立即冻结[8]，而是存在一个过冷阶段[9]。
然而并非所有研究都会出现过冷现象[10]，国外学者Kozlowski T[11]通过差示扫描热量法（DSC）测定了不同条件下粘性土过冷温度，发现土的塑性和试样质量对过冷温度有很强的影响。
过冷现象的存在，使得仅依据冻结温度作为判断土是否处于冻结状态的指标是不全面的，而目前在这方面的研究相对较少。
冻融侵蚀的影响因素及防治措施
冻融侵蚀的影响因素及防治措施冻融侵蚀是指在寒冷地区，由于水在冻结和融化过程中产生的体积变化，导致地表岩土松动，从而引发侵蚀的现象。
冻融侵蚀对地表和土壤的稳定性和生态环境造成了严重影响，因此，研究冻融侵蚀的影响因素和防治措施非常重要。
影响因素1.温度变化：冻融侵蚀主要发生在寒冷地区，温度变化是冻融侵蚀的首要因素。
温度的昼夜变化、季节变化以及年际变化都可能对冻融侵蚀造成影响。
2.土壤含水量：土壤中的含水量是冻融侵蚀的重要因素。
当土壤中的含水量较高时，水在冻结时会形成冰膜，增加冻结的力量，从而加剧侵蚀的程度。
3.土壤固结度：土壤的固结度是指土壤颗粒间的接触力，也是冻融侵蚀的影响因素之一、固结度较低的土壤容易受到冻融作用的影响，从而加剧侵蚀。
4.地形和坡度：地形和坡度对冻融侵蚀有显著影响。
在陡峭的山坡上，水在冻结过程中容易形成冰川，增加了冻融侵蚀的力量。
防治措施1.合理规划土地利用：合理规划土地利用是预防和减轻冻融侵蚀的重要措施。
在寒冷地区，应避免在易发生冻融侵蚀的地区开展农业、工业等活动，减少土壤的破坏和侵蚀。
2.加强水资源管理：合理利用和管理水资源可以减轻冻融侵蚀的影响。
避免水分过度积聚和堆积，以减少冻结过程中水分的体积膨胀造成的压力。
3.提高土壤质量：改善土壤结构，提高土壤的固结度和抗冻性，对于控制冻融侵蚀非常重要。
通过添加有机质、改良土壤、合理施肥等措施，提高土壤的保水能力和抗冻性。
4.构筑防护措施：在易受冻融侵蚀地区，可采用人工构筑的地表覆盖体系，如透水沥青、湿地建设等，能够有效减少水分渗透并加强土壤的稳定性。
5.种植植被：种植植被是防治冻融侵蚀的有效方法之一、植被能够增加土壤的覆盖率，减少土壤的暴露程度，保持土壤的稳定性，减缓冻融侵蚀的过程。
总结起来，冻融侵蚀的影响因素主要包括温度变化、土壤含水量、土壤固结度以及地形和坡度等。
为了减轻冻融侵蚀带来的影响，应采取合理规划土地利用、加强水资源管理、提高土壤质量、构筑防护措施以及种植植被等防治措施。
霜降期间农田土壤冻结及其对农业生产的影响
霜降期间农田土壤冻结及其对农业生产的影响霜降是中国二十四节气之一，是秋季进一步加深的标志。
在霜降期间，气温逐渐下降，农田土壤也逐渐受到冻结的影响。
本文将讨论霜降期间农田土壤冻结的原因、影响以及对农业生产的影响。
一、农田土壤冻结的原因霜降期间农田土壤冻结是由于气温逐渐下降，低于土壤中水分的冰点，导致土壤中的水分结冰的过程。
土壤中的水分存在于土壤孔隙中，其中一部分是毛细水，形成土壤微小孔隙表面附着的水分，另一部分是自由水，填充土壤孔隙的水分。
当温度下降到冰点以下时，毛细水首先凝结成冰颗粒，然后自由水开始结冰。
二、农田土壤冻结对农业生产的影响1. 影响种子萌发和幼苗生长：土壤冻结会阻碍种子的吸水和发芽，同时导致幼苗的生长受到限制。
这将影响农业作物的正常生长和发育。
2. 影响根系发育：农田土壤冻结会使土壤流体运动受到限制，根系无法充分吸收土壤中的水分和养分。
冻结土壤的硬度也会增加，使得根系无法顺利扎根和扩张。
3. 损害农作物器官：冻结的土壤可以导致作物地下部位的受损，如冻裂根系和冻裂块茎。
这些损伤会影响作物的产量和质量。
4. 增加土壤侵蚀风险：冻结期间，土壤中的冰团和冰块会增加土壤的粘性，削弱土壤的结构稳定性。
这会增加土壤侵蚀的风险，使得农田更容易受到水、风等环境因素的侵蚀。
5. 影响农业生产计划：农田土壤冻结会限制农业生产的进行。
农民需要根据土壤冻结情况调整作物的种植时间和种植方式，以适应土壤冻结带来的影响。
三、缓解农田土壤冻结的方法为了减轻土壤冻结对农业生产的影响，我们可以采取以下方法：1. 覆盖保温：在农田中种植作物前或霜降后，可以利用植物秸秆、农膜等材料进行覆盖保温，减少土壤温度下降，从而减少土壤冻结的发生。
2. 施用有机物质：在农田中添加有机物质，如腐熟的农废、堆肥等，可以改善土壤结构和保持土壤湿度，降低土壤冻结的程度。
3. 土壤保水措施：在农田进行翻耕或整地时，可以合理利用不同的耕作措施，如保留茬地、耕翻深度适宜等，以增加土壤的持水能力，减少土壤冻结发生的可能性。
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土壤冻结温度的影响因素研究
张世银,汪仁和
(安徽理工大学土木系,安徽淮南232001)
摘 要:通过不同土样以及相同土样在不同的含水率压力等条件下进行土的冻结温度试验,得出冻结温度与土的性质、含水率、液限含水率、压力、含盐量等有一定的关系,并进行了分析,对于提高冻结质量具有一定的意义。
关键词:冻结温度;含水率;土壤性质;含盐量;压力 冻结法是利用人工制冷技术,使地层中的水结冰,把天然岩土变成冻土,增加其强度和稳定性,隔绝地下水与地下工程的联系,以便在冻结壁的保护下进行地下工程的掘砌施工。
目前冻结法广泛应用于矿井建设、地基基础、地下铁道、河底隧道等工程。
但天然土层变成冻土的结冰温度是不同的,土层冻结温度的高低直接影响着冻结壁厚度的取值,它与土的组成成份、含水率、密度、液限含水率、压力、含盐量等有一定的关系,本文对上述影响土层结冰温度的因素进行了详细的试验研究,分述如下。
1 冻结温度的试验方法
(1)土样采自淮北某矿井筒检查孔,采用不同的粘土层和砂层进行试验,试验严格执行《土工试验方法标准》GB/T 50123 1999标准,旨在探索冻结温度与土的性质的关系。
测温仪器为热电偶和FL U K E187型精度为0.001mV 电压表。
试验结果见表1。
(2)采用相同粘土土样烘干以后调制成不同的含水率,并用烘干的砂质粘土调制成相同含水率,不同含盐量试样进行试验,意在探索冻结温度随着含水率及含盐量的变化而变化的规律。
试验结果见图1、图2。
(3)相同的土样在不同的压力状态下进行试验,试样按一定的密度装在金属容器内,在W DJ-100型特制的微机控制冻土压力试验机中加压,视其土样在不同的压力下的冻结温度。
表1 淮北某矿井筒检查孔土工试验及冻结温度测定成果表层号土样名称深度含水率W (%)液限W L (%)冻结温度( )1粘土132.918.9243-1.8
2细砂148.723.38-0.63粉质粘土181.717.9729.5-1.44粉质粘土223.225.937-1.65粉质粘土240.317.9130-1.36粉质粘土274.117.5841-2.17粘土29821.9354-2.38
粘土
334
19.83
52
-2.82 试验结果分析
2.1 冻结温度与土壤性质的关系
从试验结果的表1中可以看出,冻结温度与土层性质的关系
是粗颗粒土层的冻结温度高于细颗粒的土层,砂土的冻结温度高于粘土的冻结温度。
一般情况下土层的颗粒越细其冻结温度越低。
2.2 冻结温度与含水率之间的关系
一般情况下,含水率越大冻结温度越高,含水率在50%以上时,土的冻结温度接近于0 ,见图1。
同时,在结冰温度的试验曲线上,含水率在10%以下和含水率在40%以上,则试验曲线不甚典型,过冷段和冰点不明显,是一条直线型下降的曲线。
释放潜热段很不明显,原因有两个,一是含水率很小时,土中的水量很少,土中的微少水量结成冰时释放很少的一点潜热,在曲线上反映不明显,冷量把土中固体颗粒的温度一直降低。
结冰温度曲线如直线形;另一种是土中含水量很大,所以与自由水体结冰差不多,一到结冰温度,即有大量的水结成冰,所以结冰温度曲线也不典型,这种情况在结冰段维持的时间较长,因为大量的水结成冰,需要大量的冷量,故维持的时间比含水率少的情况所需时间要长得多。
因此确定冰点位置应根据不同的土质,不同的条件来确定。
含水率在20%左右时,结冰温度试验曲线最典型。
图1 冻结温度与含水率的关系
2.3 冻结温度与液限含水率的关系
从实验资料中可以看出冻结温度与液限含水率有一定的关系,随着液限含水率的增大,冻结温度有下降的趋势。
2.4 冻结温度与土中含盐量的关系
土中含盐量的大小直接影响到冻结温度的高低,根据试验结果,含盐量与冻结温度的关系很明显,含盐量大的土层冻结温度低,反之冻结温度就高。
试验结果表明土层含盐量与冻结温度的关系大约为含盐量每增加1.5%,温度下降1 左右。
见图2。
2.5 冻结温度与压力的关系
根据试验结果,冻结温度与压力之间的关系不甚明显,由于
有关水源井活塞洗井法的几点看法
胡 明
(中原油田供水管理处水井一队,河南濮阳457001)
摘 要:介绍了目前流行的水源井活塞洗井方法、作用及原理、洗井过程中的注意事项,以及影响活塞洗井质量的主要因素,并提出相应对策。
关键词:水源井;活塞洗井;对策
洗井工序是水源井完井之前的最后一道工序。
它是利用各种洗井方法将井中的泥浆、水的混合物抽出,并使刚投入的石英砂形成滤层且排列密实后起到过滤作用的一道重要工序。
1 洗井目的
(1)清除在钻井过程中孔内的泥砂;
(2)破坏在钻井过程中在孔壁形成的泥饼;
(3)抽出由于钻井过程中浸入含水层中的泥浆;
(4)促使过滤管外围的砂粒进行排列、组合,形成良好的人工滤层;
(5)抽出水井外围含水层中天然的泥土和微小砂粒,增大过滤管周围的渗透性,使水井达到应有的稳定产水量。
2 洗井方法
水源井的洗井方法多种多样,主要有活塞洗井法、震荡洗井法(空气压缩机法)、二氧化碳洗井法等等。
洗井法应根据含水层的特性、管井结构及管井强度等因素而灵活选用,也可采用两种或两种以上的洗井方法联合进行。
3 活塞洗井方法作用原理
活塞洗井有两种方法:一种是钻杆提拉与下压活塞的方法;另一种是钢丝绳提拉活塞的方法。
现介绍目前常用的钢丝绳提拉活塞的方法。
为了能直接从井内排出大量液体,此法洗井使用单向作用活塞,即活塞有单向通水孔,当活塞下降时井内液体不能通过,造成活塞下部的负压区,促使含水层的水流入井内。
在活塞上一般连接一个钻杆单根,并通过提环与绞车单股钢丝绳连接,在抽洗时这种单向作用活塞在钻杆重量的作用下,迅速下入井的适当部位,活塞在井内上行时,井内液体携带泥浆和被破坏的泥饼等源源不断地流出井口,这样在井管中反复提拉活塞,每次均可从井内带出大量液体,造成井内外的压力差,促进含水层的水涌入井内,并携带出细小砂粒。
这样,经过反复提拉抽洗而疏通含水层,以此来达到洗井的目的。
4 活塞洗井注意事项
(1)活塞直径应根据井管材料,井管尺寸和井管内壁平整的情况选定。
(2)下放活塞时适当控制绞车制动器,防止钢丝绳在井内打圈或堆积造成事故。
提升活塞时要先将钢丝绳缓慢提直,不要猛提硬拉,避免将钢丝绳拉断。
(3)勤检查钢丝绳、卷扬机制动刹带的磨损情况。
洗井抽子下降时,主卷扬机卷筒上必须留有至少5圈以上的余绳,以防钢丝绳从卷扬机卡头处拉脱。
(4)钢丝绳缠绕在卷扬机卷筒上应当整齐,防止互相嵌压而
损坏。
图2 冻结温度与含盐量关系
土样在开始时还未冻结,加大压力后土样易从加压活塞处挤出,
故此次最大压力只加到2M Pa。
压力顺序为0M P a、1M Pa、2M Pa,
从试验结果可以看出,压力每增加1M Pa,冻结温度大约下降
0.04。
3 结论
通过试验分析,土的冻结温度与土的性质、含水率、液限含水
率、土层压力,含盐率等因素有一定的关系,是在这些因素共同迭
加作用下影响着土层的冻结温度,并且冻结温度与土的含水率、
含盐量的关系尤其密切。
参考文献:
[1] 土工试验方法标准(GB/T50123-1999)[S].中国计划出版社.
[2] 冻结凿井冻土壁的工程性质[M].兰州出版社,1982,2.
[3] 翁家杰.井巷特殊施工[M].煤炭工业出版社,1991,9.
[4] 崔广心,等.受载荷的湿土结冰温度变化规律的研究[J].冰川冻土,
1997,19(4).。