青藏高原冻土退化的研究

高原冻土施工及环境保护讲座

青藏铁路高原冻土施工技术及环境保护 --- 辛卫（主讲）为贯彻铁道部党组提出的“高起点、高标准、高质量”修好青藏铁路，保护好每个青藏铁路参建员工的身体健康，预防和减少高原病发生，真正体现“以人为本、科技先导、环境保护、机械化快速施工” 的施工组织原则,作为我们每个参建员工来说，都必须对青藏铁路施工技术及青环境保护进行学习，并运用于施工生产过程中去。下面就对青藏铁路高原冻土施工技术及环境保护作概括讲述：一、青藏铁路高原冻土施工技术 1、青藏铁路格拉段概况青藏铁路由青海省省会西宁至西藏自治区首府拉萨，全长1963 公里，其中西宁至格尔木段（长845 公里）已于1984 年交付临管运营。格尔木?拉萨简称格拉段，为新建单线I级铁路，全长1118公里（青海省境内564 公里，西藏自治区境内554 公里），该段处在世界上海拔最高、气候条件恶劣的青藏高原腹地，线路北起青海省西部重镇格尔木市，基本沿青藏公路南行，途径纳赤台、五道梁、沱沱河沿、雁石坪，翻越唐古拉山进入西藏自治区境内，经安多县、那曲地区、当雄县到拉萨市。沿线地质构造复杂，经过连续多年冻土地区553.758 公里（多年冻土北界位于西大滩断陷盆地，南界位于安多谷地），主要存在高原冻土、高地震烈度及活动断层等工程地质问题，在建设过程中将面临三大技术难题：高原缺氧、多年冻土、环境保护。

2、冻土学基础理论（ 1 ）基本概念冻土是指处于o °c以下，并含有冰的岩石和土体。包括多年冻土（指冻结状态维持在二年或二年以上的冻土）和季节冻土（指冬季冻结，来年夏季融化，冻结状态维持在二年以下的土体）。季节融化层是指每年暖季融化、寒季冻结的多年冻土上部覆盖层。季节冻结层是指每年寒季冻结、暖季融化的土层。多年冻土上限是指多年冻土顶面的埋藏深度。多年冻土下限是指多年冻土底面的埋藏深度。多年冻土人为上限是指工程建筑物修建和运营后，多年冻土新形成的上限。（2）不良冻土地质现象： A、冰椎：多年冻土区地下水或河流封冻后地下（河水）流出地表形成的椎状或盾状冰体。 B、冻胀丘；多年冻土区地下水在冻结土层下聚集冻结，形成透镜状厚层冰体，将地表隆起形成丘状的土丘。 C、热融湖塘：由人为作用或自然作用引起高含冰量多年冻土融化下沉所形成的积蓄水的洼地。 D 、热融滑坍：高含冰量冻土分布在平缓山坡，由于人为破坏坡脚，高含冰量冻土暴露融化，上覆土层失去支撑而坍塌，与融化泥水混合顺坡向下滑动的坡面坍滑现象。 E、沼泽湿地：多年冻土区某些植被覆盖良好的山前平缓低地或洼地，由

国内外冻土现状及改善方法_1

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 国内外冻土现状及改善方法国内外冻土现状及改善方法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，指的是持续三年或三年以上的冻结不融的土层）。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。基本介绍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%。在前苏联境内，各种冰沼土的总面积为 1 688000 平方公里， 1 / 9

占前苏联国土面积的 7.6%，占世界冰沼土面积的 28.6%。由于人类活动大多集中在温暖地区或低海拔平原地带，所以对于冻土的认识不是很多，但是随着人类活动空间的扩大以及对资源需求的增多，人类逐渐将目光投向了太空、海洋和寒冷的极区。如近四、五十年来，美国、英国、加拿大等国为解决能源危机，加紧开发北极和北极近海的石油和天然气。但是包括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。恩格斯说过，我们不要过分陶醉在我们对自然的胜利。对每一次这样的胜利，自然界都报复了我们。对自然的开发必须以了解、服从自然发展规律为前提，只有这样我们才能给生活在寒区的人们和子孙后代留下一个没有伤疤的地球！中国冻土分布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4636’～4924’，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。

青藏高原冻土温度与厚度

Assessing the permafrost temperature and thickness conditions favorable for the occurrence of gas hydrate in the Qinghai–Tibet Plateau Wu Qingbai *,Jiang Guanli,Zhang Peng State Key Laboratory of Frozen Soil Engineering,Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute,Chinese Academy of Sciences,Lanzhou 730000,China a r t i c l e i n f o Article history: Received 28March 2009Accepted 30October 2009 Available online 16December 2009Keywords: Qinghai–Xizang Plateau Permafrost Natural gas hydrate Geothermal gradients a b s t r a c t Permafrost accounts for about 52%of the total area of the Qinghai–Tibet Plateau,and the permafrost area is about 140?104km 2.The mean annual ground temperature of permafrost ranges from à0.1to à5°C,and lower than à5°C at extreme high-mountains.Permafrost thickness ranges from 10to 139.4m by borehole data,and more than 200m by geothermal gradients.The permafrost geothermal gradient ranges from 1.1°C/100m to 8.0°C/100m with an average of 2.9°C/100m,and the geothermal gradient of the soil beneath permafrost is about 2.8–8.5°C/100m with an average of 6.0°C/100m in the Qinghai–Tibet Plateau. For a minimum of permafrost geothermal gradients of 1.1°C/100m,the areas of the potential occur-rence of methane hydrate (sI)is approximately estimated to be about 27.5%of the total area of perma-frost regions in the Qinghai–Tibet Plateau.For an average of permafrost geothermal gradients of 2.9°C/100m,the areas of the potential occurrence of methane hydrate (sI)is approximately estimated about 14%of the total area of permafrost regions in the Qinghai–Tibet Plateau.For the sII hydrate,the areas of the potential occurrence of sII hydrate are more than that of sI methane hydrate. ó2009Elsevier Ltd.All rights reserved. 1.Introduction Gas hydrates are ice-like crystalline solids composed of water and gas in which water molecules trap gas molecules in a cage-like structure known as a clathrate,which can be formed when gas and water mixtures are subjected to high pressure or low temperature conditions [15].Gas hydrates widespread in permafrost regions and beneath the sea in sediments of outer continental margins.Although estimates of its occurrence vary widely,the carbon re-serves of gas hydrate in the world may reach 2?1016m 3,twice of explored conventional sources of energy [10].Gas hydrates are a new kind of potential and clean energy resource.And gas hy-drates,especially methane hydrate,may easily to dissociate with variations of temperature and pressure.And the dissociation of hy-drates may play a great role in climate change due to their strong greenhouse effect [12–14]. Now,the direct con?rmation of gas hydrates was obtained in permafrost regions in northern hemisphere,for example,in the North Slope of Alaska,the Mackenzie Delta–Beaufort Sea area,Can-ada,and the west Siberian basin,Russia [4].All available data show that the methane-hydrate stability zone locates generally 300–600m beneath the permafrost.The sample of intra-perma-frost gas hydrates was obtained in the Mackenzie Delta,Northwest Territories,Canada [5].Although the sample of the intra-perma-frost gas hydrate cannot be obtained in west Siberian,amounts of evidences collected on gas release indicated that the intra-per-mafrost gas hydrates may exist [20].Gas hydrates in permafrost re-gions are nearly related to permafrost conditions [2,3,6,7].Two primary factors affecting the distribution of the gas hydrates stabil-ity zone:the geothermal gradient and the gas composition deter-mine the temperature and pressure conditions for the gas hydrate formation and its accumulations,and some other factors,such as the pore-?uid salinity and the pore-pressure,have a little effect,too [4]. The potential occurrence of gas hydrates in permafrost regions in the Qinghai–Tibet Plateau has a signi?cant impact to the utilization of new energy resource,the climate change and the environment.Amounts of conductive works were developed to study the potential occurrence of gas hydrates in permafrost regions [1,9,18,19,22,25].It is generally believed that geological conditions are conducive to gas hydrates formation.Gas hydrate,containing H 2S,C 2H 6and C 3H 8and CH 4may exist beneath permafrost in the Qinghai–Xizang Plateau [9,19,22].Chen et al.[1]estimated the amount of gas hydrates in per-mafrost regions of the Qinghai–Tibet Plateau according to the natu-ral gas component in Xingjiang and Caidamu areas and permafrost conditions,ranged from about 1.2?1011–2.4?1014m 3. Permafrost conditions are critical to the potential occurrence of gas hydrates in the Qinghai–Tibet Plateau,especially permafrost thickness and temperature.In this work,permafrost conditions, 0196-8904/$-see front matter ó2009Elsevier Ltd.All rights reserved.doi:10.1016/j.enconman.2009.10.035 *Corresponding author. E-mail address:qbwu@https://www.360docs.net/doc/0310789800.html, (W.Qingbai). Energy Conversion and Management 51(2010) 783–787 Contents lists available at ScienceDirect Energy Conversion and Management j ou r na l h om e pa ge :w w w.e lse vi e r.c om /lo c at e /en c on m an

气候变化影响下青藏公路重点路段的冻土危害及其治理对策

气候变化影响下青藏公路重点路段的冻土危害及其治理对策3 赵　林①　程国栋②　俞祁浩③　李元寿④ ①③研究员,②中国科学院院士,④助理研究员,中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,兰州730000 3中国科学院院士咨询项目“青藏高原冰川冻土变化对区域生态环境影响评估与对策”和国家重点基础研究发展计划(973项目2005CB422003)资助关键词　气候变化　冻土危害　治理对策　青藏公路青藏公路穿越720余公里的多年冻土分布区,发育着基本稳定、准稳定、不稳定和极不稳定四种类型的多年冻土。自1985年,伴随着青藏公路黑色沥青路面铺设的全面完成,由于多年冻土退化导致的冻土路基病害一直困扰着青藏公路的正常使用,不同地段历经了3到5次不等的整治工程。各种模拟结果及预测显示,未来50年青藏高原年平均气温可能上升2.2～2.6℃,青藏高原的多年冻土将进一步退化。稳定性路段将大幅度减少,而不稳定路段将显著增加,将为青藏公路的正常营运带来新的冻害问题。笔者基于过去几十年来的研究成果,在考虑未来多年冻土退化的背景下,针对不同路段提出了初步的路基处理措施,为相关部门在进行青藏公路的冻害治理方面提供参考。青藏公路从青海省格尔木至西藏拉萨全长1132km,公路由北至南穿过多年冻土区达720余公里,其中多年冻土连续分布区520多公里。区内气候严寒,年平均气温-2.2～-6.0℃,海拔平均在4500m以上,且冰冻期长(7～8个月/年),雨雪集中,加上空气稀薄和特有的一些不良工程地质(如热融湖塘遍布、地下冰发育、冻结层上水丰富,冰丘,热融沉陷、热融滑塌、冻胀、寒冻泥石流等),给公路工程建设、运营、维护都带来了许多困难。青藏公路始建于1950年,1954年通车,1956年在原有简易公路基础上进行了砂砾路面的改建。1972年开始改建青藏公路为沥青路面,此项改建工程历时长达12年之久,于1985年竣工[1]。针对改建沥青路面后,冻土路基所产生的不均匀热融沉陷等路基病害问题, 1991—1999年先后对病害严重路段进行了三次以抬高路基、加强侧向保护及排水等保护冻土为目标的整治工程。三次整治工程后,多年冻土地区的路基普遍抬高到3m以上[3]。为了适应青藏铁路建设需求,以提高路面平整度、增加路基路面强度、加大桥梁、涵洞的承载能力等为目标,2002—2003年再次对青藏公路进行了较大范围的改造。围绕突出的冻土工程问题,20世纪70年代初开始,公路、铁路、科研院校等多学科人员组成科研队伍对青藏公路进行了系统的科研工作。针对在多年冻土地区修筑高等级青藏公路所急需解决的技术难题,开展了路基、路面、桥涵、路堑、房建等的基础与冻土之间相互作用研究,特别是对水热过程和力学过程、各类工程建筑物基础的稳定性和各种适应高原寒冷环境条件的路面、路基等结构的研究更加深入持久。通过大量实体工程的现场试验观测研究与验证,取得了一大批可供工程设计应用的成果。20世纪90年代以后,针对公路路基的不均匀下沉变形及公路病害的发生发展、人为活动和气候转暖下冻土环境变化对公路工程的影响,分别开展了冻土工程地质研究、路基温度场研究、青藏公路沿线冻土地理信息系统研究和寒区环境工程地质学研究[2]。为确保国家战略的顺利实施,维护道路工程的长期稳定和正常运营,就必须对中国以青藏公路为代表的多年冻土区道路工程中存在的各种问题进行科学分析,在认真汲取正反两方面经验的基础上,对中国今后多年冻土区公路建设问题提出有益、合理的建议,最终为解决中国冻土区道路建设的顺利发展奠定坚实基础。 1青藏公路沿线多年冻土的热状况和路基稳定性划分勘测结果表明,青藏公路穿越青藏高原的大片连续多年冻土、岛状多年冻土和季节冻土区。公路沿线多年冻土分布主要有两种类型岛状不连续多年冻土和大片连续多年冻土。青藏公路沿线的地下冰广泛地分布于　自然杂志　32卷1期专题综述　 : 9

青藏铁路建设和冻土技术问题

浅析青藏铁路建设和冻土技术问题 [摘要]：本文主要分析了青藏铁路建设的冻土问题，青藏铁路建设三大技术难题的核心就是冻土问题. 我国多年对冻土的研究为青藏铁路建设打下坚实的技术基础, 但是大规模的铁路建设实践给施工建设提出了大量深层次的冻土技术问题. 以青藏铁路建设为背景, 结合冻土区科研、设计、施工和建设管理工作的实践, 对青藏铁路建设的冻土技术问题进行了分析,对高原多年冻土区的建设具有一定的参考价值. [关键词]: 青藏铁路; 多年冻土; 技术措施; 建设管理 1. 引言冻土是一种对温度极为敏感的土体介质。冬季，冻土在负温状态下就像冰块，随温度的降低体积发生剧烈膨胀，顶推上层的路基、路面。而在夏季，冻土随着温度升高而融化，体积缩小后使路基发生沉降，这种周期性变化往往很容易导致路基和路面塌陷、下沉、变形、破裂。青藏铁路的多年冻土, 分布在铁路通过地区延长近550 km 的范围内. 冻土问题, 实质上是冻土区筑路技术问题, 是青藏铁路建设的三大技术难题( 高原、冻土、生态环境保护) 的核心问题. 修建在多年冻土上面的铁路工程, 受多年冻土季节融化层的热学状态和力学性质周而复始变化的影响, 导致铁路建筑物发生冻胀融沉变形. 由于自然环境条件和冻土环境条件变化以及修建铁路的工程活动影响, 导致原来多年冻土季节融化层发生一系列复杂变化, 使这种冻胀融沉变形变得复杂化,因而使工程建筑物( 路基、桥梁涵洞基础) 的冻胀和融沉变形问题成为冻土区修建铁路的面临的主要技术难题. 我们所说的青藏铁路冻土区修建铁路的主要技术问题就在于此. 2. 青藏铁路冻土区工程建设的技术基础 20 世纪60 年代以来, 以中国科学院兰州冰川冻土研究所( 现中国科学院寒区旱区环境与工程研究所) 、铁道部高原研究所( 现中铁西北科学研究院) 和铁第一勘察设计院为主力的青藏高原冻土研究工作, 在野外地质调查工作基础

青藏高原东北部15万年来的多年冻土演化

青藏高原东北部15万年来的多年冻土演化① 潘保田　陈发虎 (兰州大学地理科学系,730000) 摘　要　青藏高原东北部最近15万年中至少存在4次多年冻土强烈扩展时期。第一次发生在140ka BP 的倒数第二次冰期,各地广泛发育冰楔;第二次发生在末次冰期早期(80～53ka BP ),若尔盖盆地发育融冻扰曲;第三次发生在27～23ka BP ,高原东北缘出现冰楔;第四次发生在21～10ka BP ,巴颜喀拉山以南地区和若尔盖盆地发育冰楔,黄河源、共和及青海湖周围出现原生砂楔。不考虑构造上升,上述冻土扩展时期多年冻土带下界高度较现代低1700～1800m 。关键词　冻土演化　冰楔假型　原生砂楔　青藏高原东北部多年冻土地区是人类生存和生产的重要场所,探讨多年冻土的形成演化和演变趋势是合理利用多年冻土地区自然资源的基础。作为冰冻圈的一个重要组成部分,多年冻土在全球气候系统中具有极为重要的地位,同时对全球气候变化的反映也十分敏感。因此探讨多年冻土的演化历史及通过古多年冻土现象恢复过去全球气候变化的过程,一直是冻土学重要的研究领域。青藏高原东北部是我国西部高山高原多年冻土带的一部分,随着冰期、间冰期旋回的气候波动和青藏高原的隆起,这里的多年冻土经历了复杂的演变过程。自80年代初以来,张维信等(1981)、徐叔鹰等(1984,1990)、潘保田等(1989,1992)、王绍令(1989)从不同角度不同时段探讨了这一地区冻土的发展过程。最近几年我们又发现了一些新的资料,以下主要讨论该地区最近15万年以来的多年冻土演化。 1　古多年冻土遗迹 1.1　倒数第二次冰期多年冻土遗迹倒数第二次冰期的多年冻土遗迹主要是冰楔假型(Ice -wedge Casts )和融冻扰曲,在青藏高原各主要盆地和山地中均可见到(图1),其最南在玛多县花石峡,最北是青海湖东北侧的日月山,最低海拔是共和盆地的河卡,海拔3300m 左右。在盆地中冰楔假型主要发育在山麓洪积台地的砂砾石层或基岩风化壳中,在山地上则多发育在冰碛物、第19卷　第2期 1997年冰　川　冻　土JOURNAL OF G LACIOLO GY AND GEOCR Y OLO GY Vol 119　No 121997 ①本文于1996年4月11日收到;属国家自然科学基金(49471012)资助项目成果之一。

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

【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

青藏铁路关于冻土问题综述

关于青藏铁路冻土问题综述摘要：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，指的是持续三年或三年以上的冻结不融的土层）。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。本文主要概述在修筑青藏铁路过程中的冻土问题和解决方法。引言:青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长的高原冻土铁路，建设中的青藏铁路格拉段全长1142km，新建1110km，穿越连续多年冻土地区约550km，岛状冻土区82km，全部在海拔4000m以上。受多年冻土的工程特性决定，青藏铁路建设面临的核心技术难题之一在于如何在高温、高含冰量多年冻土地基上修筑稳定的线路。一、青藏铁路沿线的冻土特征青藏高原冻土区是北半球中、低纬度地带海拔最高、分布面积最广、厚度最大的冻土区，北起昆仑山，南至喜马拉雅山，西抵国界，东达横断山脉西部、巴颜喀拉山和阿尼马卿山东南部，冻土面积为141万平方公里，我国领土面积的14.6%。青藏高原的腹部分布着大片多年冻土、周边为岛状多年冻土及季节冻土。青藏高原多年冻土的生存、发育和分布主要受到地势海拔的控制，导致青藏高原冻土发育的差异性，因而它不单一地服从纬度地带性的一般规律，而且随着地势向四周地区倾斜形成闭合的环状。马辉等人将青藏铁路沿线的冻土根据地形地貌及工程地质特点，自南向北划分为15个单元[1]： (1) 西大滩断陷谷地,冻土类型为少冰冻土及多冰冻土,融沉系数小,属于弱融沉性。 (2) 昆仑山中高山区 ,冻土分布为整体状,厚度60 ~ 120m,年平均地温为- 2.0 ~- 4.0℃ ,天然上限1.5~ 2.5m。高含冰量地段占冻土段长的62.4% ,无厚层地下冰存在,大部地区也无层状冰。 (3) 楚玛尔河高平原,冻土分布以网状组构为主,厚度15 ~ 40m,年平均地温为–0.5 ~ -2.0℃ ,天然上限2.0 ~ 5.0m,在清水河地区发现有尚不衔接的多年冻土。 (4)可可西里区,冻土分布以层状、斑状组构为主,高含冰量地段占冻土段75.1% 。 (5) 北麓河盆地,冻土分布以层状、网状结构为主,高含冰量地段占冻土段全长的 15 .7%。 (6) 风火山山区,冻土分布以层状组构为主,冻土厚度变化幅度大,厚层地下冰发育, 高含冰量地段占冻土段全长的 42.8% 。 (7) 尺曲谷地,以低含冰量冻土为主,冻土不良地质现象分布较少。 (8) 乌丽盆地,该段地层以粗颗粒土为主,融区所占比重近90%,以高含冰量冻土为主。（9）乌丽山区，该段主要为乌丽山低高山区,海拔4500 ~4700m,山坡沟壑发育,切割较深,山顶平缓,岸坡陡, 基岩裸露, 植被稀疏。 (10) 沱沱河盆地，以岛状多年冻土与融区相间分布,多年冻土主要分布在沱沱河南北两岸低洼谷地内。

青海地区冻土对地基基础的影响

青海地区冻土对地基基础的影响摘要：青海的东部及西部地区广泛分布着多年冻土，祁连山及青藏高原之间的柴达木盆地、茶卡共和盆地及西宁—民和盆地等广大区域内广泛分布着季节性冻土。多年冻土的融沉和季节性冻土的冻胀现象将会对工业与民用建筑地基基础造成破坏性的影响。关键词：多年冻土；季节性冻土；地基基础；融沉；冻胀 1 概述冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤，冻土按保存的时间划分为三种类型：多年冻土（>2年）、季节性冻土（>1月）和短时冻土（<1月）。对工业与民用建筑地基基础造成影响的主要是多年冻土和季节冻土，因此构筑物修建后将面临冻土带来的两大危险，即冻胀和融沉的作用。 2 青海地区冻土的分布 2.1 青海地区多年冻土的分布情况青海的多年冻土主要分布在东部及西部地区。东部为祁连山地区多年冻土，面积约9100平方公里，占祁连山总面积的43%左右，其南界为拉脊山、青海南山、柴达木南坡大致海拔3700—3950米以上，北界为冷龙岭走廊、南山及野马山北坡海拔分别为3494米、3670米、3740米以上。南坡大致与年平均气温-2℃等值线相吻合，北坡大致与-2.5℃等值线相吻合。其中岛状多年冻土厚度一般25-35米，连续多年冻土厚度一般为50-95米，最厚为139.7米，其成时间距今约3000余年，主要为后生多年冻土。青海省西部属青藏高原冻土区，是世界上中、低纬度地带海拔最高面积最大的高原型冻土，青海省内面积约占24万平面公里。该区域内气候严寒，年平均气温多年保持在负温状态，冻土分布区域界线大致与年平均气温-2.5℃至-3.5℃等值线相一致，冻土厚度一般在30-70米之间。该区域内地形起伏变化大，地貌植被条件复杂，地表水活动频繁，地下水类型复杂，使多年冻土的厚度在水平方向上变化很大。 2.2 青海地区季节性冻土的分布情况青海省在祁连山及青藏高原两大多年冻土地区之间的柴达木盆地、茶卡共和盆地及西宁—民和盆地等广大区域，广泛分布着季节性冻土。青海省的各州、市、县城均座落于高海拔地区，最高的曲麻莱县海拔为4262

青藏地区知识梳理

《第九章青藏地区》复习导纲【知识梳理】代表动物：（）、（）、（）典型特征—— （）（）牧区和（）农业区位置：位于我国（），（）以西，昆仑山脉—— （）以南，南至国界。地形：（）、（）是地形的显着特征。气候：突出特征—（），冬寒夏凉，年温差（），日温差（）。河流：河湖众多，世界最大的高原湿地，三江源地区有（）之称。自然景观：许多山峰（），（）。高寒牧区生产条件：耐寒的（）广布。河谷农业区分布：西藏的（）谷地和青海的（）谷地。主要农作物：（）、（）等江河的源地位置：位于青海（）部，是（）源区、（）源区和（）源区的总称。地位：长江水量的（）、黄河水量的（）、澜沧江水量的保护措施

【基础达标测试】一、单项选择题： 1．关于青藏地区地理位置的叙述，错误的是（） A．位于我国西南部 B．地处喜马拉雅山以南 C．东面是四川盆地和云贵高原 D．地处昆仑山、祁连山以南 2．青藏地区典型的特征是（） A．高寒 B．干旱 C．河网密布 D．沟壑纵横 3．以下叙述不符合青藏高原地形特征的是（） A．远看是山，近看是川 B．冰川广布，雪山连绵 C．地势高，有“世界屋脊”之称 D．千沟万壑，支离破碎 4．“远看是山，近看是川”是对我国那一高原地形的真实写照（） A．青藏高原 B．黄土高原 C．云贵高原 D．内蒙古高原 5．青藏地区是我国许多大江大河的发源地，该地区成为河流源头的原因是（）A．降水丰富 B．地势高 C．人口稀少，用水少 D．太阳辐射强 6．“地高天寒，雪山连绵，湖泊星罗，沼泽连片。”描写的是（） A．喜马拉雅山 B．昆仑山 C．青藏高原 D．四川盆地 7．“一年无四季，一日见四季”之说，反映了（） A．青藏地区气温日较差大的特点 B．西北地区气温日较差大的特点 C．横断山区气候的垂直变化 D．热带地区天气变化大的特点右图为成都和拉萨的气候特征图，读图完成8～10题。 8．拉萨7月气温明显低于成都气温的原因是（） A．夏季风的影响 B．冬季风的影响 C．地形地势的影响 D．海陆位置的影响 9．关于成都和拉萨气温的叙述，正确的是（） A．1月气温拉萨高于成都 B．7月气温成都低于拉萨 C．气温年较差拉萨小于成都 D．拉萨常年气温较低，气温日较差也很小 10．两地处于同一纬度，但拉萨的日照时数远高于成都，原因是（） A．地势高，空气稀薄，大气透明度高 B．纬度低，太阳辐射强 C．地势高，白昼时间长 D．地势高，离太阳近 11．糌粑是藏民的主食，制作糌粑的原料包括（） A．青稞、豌豆、酥油茶 B．米粉、豌豆、酥油茶 C．椰蓉、青稞酒、豌豆 D．大豆、牛奶、青稞 12．青藏高原的农业生产类型是“河谷农业”，农业分布于河谷地区的主要原因是（）A．河谷地区人口密集，劳动力丰富 B．河谷地区地形平坦，水源充足 C．河谷地区气温较高，热量相对充足 D．河谷地区土壤肥沃，农业历史悠久 13．青藏高原河谷农业区种植的农作物主要是（） A．小麦、水稻 B．青稞、玉米 C．小麦、青稞 D．水稻、大豆读“我国某地理区域示意图”，回答14～15题。 14．该地区的自然环境特征是（） A．高寒 B．干旱 C．冷湿 D．湿热 15．关于图中三江源自然保护区的叙述，正确的是（） A．该地区大气污染严重，生态环境脆弱 B．“三江”是指长江、黄河、澜沧江 C．主要保护的珍稀濒危动物是三河马、三河牛 D．开垦荒地，种植青稞可有效改善该区生态环境二、综合题 16．读青藏地区图，回答下列问题。（1）图中阴影部分为我国“三江源自然保护区”，它主要分布在________（省区），其中河流C是________。（2）D河流谷地处于地壳活跃地带，与地壳活动相关的清洁能源是________。

多年冻土

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，

多年冻土的名词解释

多年冻土（permafrost），又称永久冻土，指的是持续三年或三年以上的冻结不融的土层。其表层冬冻夏融，称季节融化层。多年冻土层顶面距地表的深度，称冻土上限，是多年冻土地区道路设计的重要数据。多年冻土分为两层：上部是夏融冬冻的活动层；下部是终年不融的多年冻结层。多年冻土是寒冷气候（年均气温<—2℃）区的产物。多年冻土分布面积约占地球陆地面积的25%，包括苏联和加拿大近一半的领土，中国22%的领土，美国阿拉斯加85%的土地；在南极和格陵兰的无冰盖地段和被冰盖边缘覆盖的地下；南美和中亚的高山地区也有分布。除澳大利亚大陆外，地球上所有的大陆均有多年冻土分布，甚至地处赤道附近的非洲乞力马扎罗峰顶也发现有多年冻土。围绕极地的多年冻土为高纬度多年冻土。其分布有明显的纬度地带性，在北半球自北而南多年冻土分布的连

续性逐渐减小。北部为连续多年冻土带，通常以-5℃年平均地温等值线作为分布的南界。往南形成断续或广布多年冻土带，其南界大致与-4℃年平均气温等值线相符。再往南为高纬度多年冻土区的南部边缘地区，形成岛状或散布多年冻土带，其南部界线即为多年冻土南界。多年冻土南界以南、一定海拔高度上出现的多年冻土称为高海拔多年冻土。分布有明显的垂直带性，其厚度一般自多年冻土出现的最低界线(即多年冻土下界)往上，随高度的递增而增加。多年冻土南界以南还分布有岛状多年冻土。它们是更新世寒冷期形成的多年冻土退化残存的结果。如在西西伯利亚,多年冻土南界为北纬66°,而在63°N地下200米深处发现岛状多年冻土。岛状多年冻土有时出现在多年冻土区南缘的地下深处，与现代多年冻土一起构成双层多年冻土。