冻土的地质特征

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。