多年冻土的名词解释.docx

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〈一2°C )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°C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-4C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如在西西伯利亚南部第一层多年 冻土厚30〜80米，其下有厚度为20〜 150米的融化层,该融化层下埋藏着残 余多年冻土冰川下是否存在多年冻土取决于 冰川冰温度和厚度，一般讲暖冰川底部 温度接近0°C,其下无多年冻土 ；冷冰 川底部温度低于0C,其下往往有多年 冻土在极地大陆架地区海底，有从过去 寒冷期残留下来的海底多年冷土其温 度接近0C,其中很大部分因被海水所 饱和，所以具有负温却不含冰，属多年 寒土；另一部分则为多年冻土，但含冰 量通常不大除地球上存在多年冻土外，一些学 者推测月球岩石圈深处可能具有一定 数量的地下冰一些学者利用遥感技术 发现火星表面上存在类似于热喀斯特、 多边形裂缝、石冰川等的冰缘地貌，推 测火星上多年冻土的平均厚度在赤道 为1500米，在两极为5000米。

中国的多年冻土面积约215万平 方公里,占世界第三位，主要分布在青 藏高原，东北大、小兴安岭和天山、阿 尔泰山中国东北的多年冻土区位于欧 亚大陆高纬度多年冻土区的南缘，其南 端可达46.6°N在北美,多年冻土分布 的最南端为51°N青藏高原的多年冻 土区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U1 -字毛*上由盘多年冻土多年冻土随纬度和垂直高度而变 化在北半球，其深度自北向南增大， 厚度自北向南减薄以至消失如西伯利 亚北部多年冻土的厚度为200米左右， 最厚可达620米，活动层小于0.5米 向南到中国黑龙江省，多年冻土南界厚度仅1〜2米，活动层厚达1.5〜3.0米 多年冻土的厚度由高海拔向低海拔变 薄，活动层也相应增厚如中国祁连山 北坡4000米处多年冻土厚100米，500 米处仅22米！在青藏高原北部的昆仑 山区，多年冻土厚180〜200米，向南 厚度变薄无论在南北方向或者垂直方 向上，多年冻土都存在3个区：连续多 年冻土区；连续多年冻土内出现岛状融 区；岛状多年冻土区这些区域的出现 都与温度条件有关年均气温低于 —5°C，出现连续多年冻土区；岛状融 区的多年冻土区，年均气温一般为 —1 〜一5C。

按冻土的成因分为：① 后生冻土层是土层堆积后形成 的，特点是含冰量少，多为整体结构或 层状结构，具裂隙冰；② 共生冻土层是与堆积土层同时 形成的特点是含冰量多，多为层状或 网状结构确定融冻层（活动层）的深度（即 冻土上限）对工程建设极为重要最基 本的方法是在融化最盛季节，通过坑探 直接观测，或通过电探确定冻土上限 在衔接的多年冻土区，可根据地下冰的 特征和位置推断冻土上限深度同一地 区、不同地貌部位和不同物质组成的多 年冻土的上限也是不同的易冻结的粘 性土的冻土上限高；不易冻结的沙砾土 的冻土上限低；河谷带的冻土上限低， 山坡或垭口地带的冻土上限高表明了 岩性、水文、气候、植被等对多年冻土 活动层的影响III多年冻土通常埋藏在地表下不深 处，位于季节融化层（或活动层）下 活动层的厚度通常为20〜30cm至2〜 3m一般活动层的底板与多年冻土的上 限相连，这种多年冻土称为衔接多年冻 土有时活动层在冬季的冻结深度达不 到多年冻土上限，在季节冻结层和多年冻土上限之间隔着一层融土，便形成不 衔接多年冻土多年冻土上下限之间的距离即为 多年冻土厚度当充填在土粒孔隙和岩石裂隙中 的水为淡水时,冻结以后形成的多年冻 土下限与o°c地温等温线一致。

当充填 在土粒孔隙和岩石裂隙中的水为咸水 或盐水时，或当岩石无裂隙时，或不含 水的土冻结时，多年冻土下限则与oc 地温等温线不一致在含有地下冰的多 年冻土层下还存在着干寒土层和湿寒 土层时，冻土层、干寒土层和湿寒土层 组成多年冷土层迄今为止，实测到的 多年冻土最大厚度为1300米，见于苏 联外贝加尔的乌达康山区56°N处;实 测到的多年冷土层的最大厚度为1450 米，见于雅库梯西北、马尔赫河源头的 北极圈纬度上推测天山和帕米尔高山 区的多年冷土层厚度可达2500〜3000 米多年冻土上层的地温在一年内随 季节而变化这种变化随深度增加而衰 减，至某一深度上，多年冻土的温度在 一年内相对稳定不变（一年内不超过 ±0.1°C）,这一深度为地温年变化深度 或零较差深度地温年变化深度一般为 10〜15米该深度上的年平均地温即 为多年冻土的年平均地温，通常为0〜 -15C推测天山和帕米尔高山区道多 年冻土年平均地温低达-25C，南极的 山地则为-40C在年变化深度以下，多年冻土的温 度随深度增加而升高，在多年冻土或多 年冷土层的下限处达到0C因此在冻 土层中存在着地热梯度，其值在不同的 地区很不一样，可由每20米变化1度 至每100米变化1度。

多年冻土厚度和温度的变化也受 纬度地带性和垂直地带性的控制当其 他条件相同时，在中国东北纬度每增加 1度，多年冻土年平均地温平均降低 0.5C；在祁连山区海拔每升高100米,多年冻土温度降低0.6°C,厚度增加 14〜21米编辑本段形成和演变当岩土的温度降至0C以下,岩土 中水就冻结形成冻土如果该处地表一 年中的吸热量大于散热量，冷季形成的 冻土在热半年全部融化，便为季节冻 土如果该处地表一年中的吸热量小于 散热量，冷季形成的冻土在暖季不全部 融化，年复一年，就成为多年冻土多年冻土多数多年冻土是在物质沉积之后自上 而下冻结形成的，称为后生多年冻土 在沼泽、冲积平原和洪积扇等堆积地 区，有时在沉积过程中发生冻结，产生自下而上冻结的多年冻土，称为共生多 年冻土由后生和共生作用混合形成的 冻土称为多生冻土在地球历史上,多年冻土曾广泛发 育迄今为止，有据可查的最老的多年 冻土位于北极北部，自60万年前形成 后一直保存到现在中更新世的多年冻 土也有一部分保留到现在，如苏联中雅 库梯的多年冻土，其年代距今至少10 万年晚更新世时，苏联多年冻土南界 南进到48° N处，中国多年冻土南界达 到北纬39°〜40°，北美多年冻土南界 至少比现在的位置南推2000公里。

全 新世时期，多年冻土逐渐向北退缩北 极地区一些近海低地的多年冻土开始 退化，成为现今的海底多年冻土晚更 新世时在苏联欧洲部分北部和西西伯 利亚形成的多年冻土并没有全部融化， 而以残余冻土的形式保存下来中国满 归以北和西部高山高原区海拔较高处 的多年冻土也没有全部融化约2000〜 3000年前出现了新冰期，多年冻土重新发展在西西伯利亚北部，新形成的 多年冻土与更新世残余多年冻土衔接 在一起；在南部，新形成的多年冻土覆 盖在融化层上，故与融化层下的残余多 年冻土组成双层多年冻土这一时期冻 土的范围比更新世时小，所以在新冰期 的多年冻土南界以南的地下深处仍有 更新世残余多年冻土存在中国东北这 一时期的多年冻土南界已超过了现今 多年冻土南界的位置距今约700年 前开始的小冰期，北半球多年冻土南界 位置的变化很不一致，有的南进，有的 北退现代多年冻土处在变化之中从全 球范围看处在退化阶段，但不排除局部 地区的多年冻土出现加积的可能编辑本段高原多年冻土地区处治结构 研究 国内外研究概况?用抗拉强度高的材料加固土壤并 非新的想法，中国古代修筑万里长城的许多部位就采用芦苇和竹筋加固几个 世纪以来，云杉树一直被用来加固软弱 地基上的路堤。

二十世纪中期，土工合成材料以其 性质均匀、强度高、韧性好、耐腐蚀、 与土之间的连锁作用强等特点在世界 各国迅速推广二十世纪60年代，法 国和美国修建了第一批用现代土工合 成材料加固的土工结构物，当时，聚合 材料是用来加固排水性能良好的回填 土1966年，美国Du Pont公司开发 并生产了 Typar型土工织物，应用于加 固海岸边坡、防止人造砂滩沉入淤泥质 湖岸、加固软弱地基等工程中英国的 Netlon公司近年来改进了土工格栅的 生产工艺，并将土工格栅铺设在软弱地 基上，用来增加路堤土体的长期稳定 性德国的Huesker合成纤维公司还 将其生产的Hat elit 土工格栅应用到 加固路面工程中据报道，这种格栅可 增加沥青层底的抗拉强度，吸收层间的 大部分水平拉应力，同时还可将沥青层内产生的拉应力扩散到一个较大的范 围内1991年，苏格兰的Sut herland 镇在新建道路路面结构层内增设一层 土工格栅加固层，用于防止车辙及路面 裂缝，并取得了很好的效果我国将土工合成材料应用到道路 工程中在70年代还不太普及，进入80 年代才迅速推广如：在软弱土基与粒 料基层间铺设土工格栅夹层用来改善 软弱土基的承载能力；在路堤填土内水 平层状铺设格栅，用来加固路堤；用作 基层和面层间的界面层防止基层裂缝 的反射；加固临时道路；用作路堤和道 路工程中的水平排水层；用于岩面防护 等。

应用土工合成材料处治纵向裂缝， 此类问题属于连续介质中存在裂缝缺 陷的问题，在路面力学分析中常用的弹 性层状体系理论与弹性地基板理论显 然不适合分析这类问题断裂力学是分 析研究裂缝问题的学科，目前发展得也 比较完善，但其计算参数的确定很复杂，这些参数与目前路面设计参数也不 匹配，使得计算结果不易在设计方法中 应用相对而言，有限元法则是简单、 有效、可行的方法有限元方法作为一个强有力的数 值分析的工具在道路结构的分析中起 到了越来越重要的作用应用有限元方 法进行结构的分析主要有以下优点：1、 在模型中反映各结构层材料的 特性；2、 模拟各结构层之间的联结；3、 在一定程度上模拟边界条件和4、 模拟结构的不均匀变形；5、 提供大量的结构反映信息，如 应力、变形的全过程；6、 部分代替试验，进行大量的参 数分析，为制定设计规范和标准提供依 据问题的提出？地球上的多年冻土面积约为 35X10平方公里，而我国的多年冻土面 积约为215万平方公里，位居世界第 三，主要分布在东北大小兴安岭，西部 高山和青藏高原等地近年来，我国先 后组织力量对青藏公路进行了普查，调 查发现青藏公路存在路面横裂、网裂、 路基沉陷、波浪。