知识点33：冻土地质灾害
[P1]同学们，今天我们来介绍冻土这种特殊土地质灾害。

[P2]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，指的是持续二年或二年以上的冻结不融的土层）。

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。

冻土工程地质灾害指在季节性冻土发育区,因冻胀融沉等作用对房屋、铁路、公路等工程设施产生的危害。

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。

[P3]下面从三个方面进行介绍，一是冻土地质灾害的分布，二是冻土地质灾害的危害，三是冻土地质灾害的防治措施[P4]先讲第一个问题：冻土地质灾害的分布
[P5]世界冻土的分布。

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%。

[P6]中国冻土分布。

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46°36'～49°24'，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。

②在西部高山高原和东部一些山地，一定的海拔高度以上（即多年冻土分布下界）方有多年冻土出现。

冻土分布具有垂直分带规律，如祁连山热水地区海拔3480米出现岛状冻土带，3780米以上出现连续冻土带；前者在青藏公路上的昆仑山上分布于海拔4200米左右，后者则分布于4350米左右。

西部冻土下界比雪线低1000~1100米，其差值随纬度降低而减小。

东部山地冻土下界比同纬度的西部高山一般低1150～1300米。

[P7]下面讲第二个问题：冻土地质灾害的危害
[P8]土体在冻结时体积膨胀，地面出现隆起；而冻土融化时体积缩小，地面又发生沉陷。

同时，土体在冻结、融化时，还可能产生裂缝、热融滑塌或融冻泥石流等灾害。

土体的频繁冻融直接影响和危害人类经济活动和工程建设，对道路、桥梁、涵洞、隧道、渠道产生等基础设施产生。

就其危害程度来说，多年冻土
的融化作用危害较大，而季节性的冻结作用危害更大。

在这里阐述冻土对道路和桥梁的影响。

[P9]道路冻害是指由冻结与融化作用引起的道路变形。

它包括冻结作用引起的道路冻胀和融化作用引起的路基翻浆，多发生在季节冻土区。

道路冻害的程度与路基土质有很大关系，砂土的冻胀值很小，一般不发生冻害；砂质粘土、粘质砂土的冻胀值较大，较易发生冻害；粘土质土的冻胀值最大，最易发生冻害。

[P10]桥梁基础与其他建筑物基础在工作环境方面具有较大的差别。

这种差别主要表现在桥梁地基基础经常承受河流及河水渗流作用的影响。

由于受河流的作用,一些大河下面均存在贯穿融区,因此导致不同桥墩地基冻土工程地质性质存在较大差距。

一些河流之下即使存在多年冻土,冻土的温度也较高,冻土上限埋深较大,甚至出现季节冻土与多年冻土不衔接的情况。

青藏高原多年冻土区河流多为浅河床、宽河滩,河流经常改道土环境、冻土的分布和冻土工程的地质条件。

而河流的改道又影响到其下部冻土。

[P11]最后讲第三个问题：冻土地质灾害的防治措施
[P12]冻土灾害的防治原则是根据自然条件和建筑设计、使用条件尽可能保持一种状态，即要么长期保持其冻结状态，要么使其经常处于消融状态。

[P13]1、冻胀防治措施
防止冻胀措施主要有：
（1）换填法：换填法是目前应用最多的一种防治冻土灾害的措施。

实践证明，这种方法既简单、实用，治理效果又好。

具体做法是用粗砂或砂砾石等置换天然地基的冻胀性土。

（2）排水隔水法：排水隔水法有抽地下水以降低水位、隔断地下水的补给来源、排除地表水等，通过这些措施来减少季节融冻层土体中的含水量，减弱或消除地基土的冻胀。

（3）设置隔热层保温法：在建筑物基础底部功周围设置隔热层可增大热阻，减少地基土中的水分迁移，达到减轻冻害的目的。

路基工程中常用草皮、泥炭、炉渣等腰三角形作为隔热材料。

（4）物理化学法：物理化学法是在土体中加入某些物质，改变土粒与水分之间的相互作用，使土体中水的冰点和水分迁移速率发生改变，从而消弱土体冻胀的一种方法。

[P14]2、热融下沉的防治措施
防治融化下沉方法很多，如隔热保温法、预热融化法、破大团结法、换填土法、深埋基础法，地面以上材料喷涂颜料法、架空基础法等。

[P15]3、路堑边坡滑坍防治措施
防治路堑边坡的滑坍往往用换填土、保温、支档、排水等措施。

[P16]同学们，冻土地质灾害危害性很大，我们参与冻土地质灾害救援时，要掌握其相关的理论知识，有针对性的开展救援。

好的，今天的课就讲到这里。

谢谢大家。