已掺加修改多年冻土地区公路工程.ppt

多年冻土地区公路工程内容提要第一节概论
一.多年冻土
（一）冻土：具有零温或负温并含有冰的土或石称为冻土。冻土是四相体系。
（二）多年冻土通常按土处于冻结状态的持续时间来划分冻土。
1.瞬时冻土：冻结时间持续几小时或几天，数毫米至数厘米厚。
2.季节冻土：冻结时间大于或等于一个月但不足一年，数厘米至1～2m，
外围达3m厚。
3.隔年冻土:持续超过一年但短于两年。
4.多年冻土：在天然条件下，地面以下的冻土保持三年或三年以上者，主
要分布在高纬度、高海拔地区。
二.多年冻土的分布
地球上多年冻土的分布面积约占陆地面积的23%，主要分布在俄罗斯、加拿大、中国和美国的阿拉斯加等地，其中我国的多年冻土分布面积约215万KM2，仅次于俄罗斯（1000万KM2）和加拿大（390～490万KM2）,约为美国多年冻土面积（140万KM2）的1.5倍。由此可见，我国是世界上第三冻土大国，约占世界多年冻土分布面积的10%，占我国国土面积的22.3%，主要分布在东北大、小兴安岭，西部高山和青藏高原等地。若包括冻结深度大于0.5m的季节冻土在内，则占到68.6%（图1，表1）。表1我国多年冻土区的面积图1中国冻土分布图我国多年冻土区从东北到西南，横跨高、中、低纬度地带，既有茂密的原始森林、半干旱的稀荒草原、半湿润的草甸草原，又有高山草甸、干旱荒漠及高山寒冻荒漠等各种景观；所在海拔高度由300～400m直到4000～5000m以上；出露地层有古生代的变质岩，中生代和第三纪的沉积岩，加里东期、海里期和燕山期的火成岩，以及第四纪各种沉积物。如此多样的自然条件，构成了我国多年冻土的复杂面貌。
我国多年冻土区具有严寒的大陆性气候。在东北山地，大陆性季风气候表现更为明显。冬季盛行西北风，天气寒冷，晴朗干燥，有利于地表冷却；夏季盛行东风和东北风，天空多云，空气潮湿，减少地面受热程度，气候年较差可达到40～53℃。而在青藏高原，由于深居内陆，海洋性风系的影响较弱，全年以高空西北风为主，空气干燥，气温在冬季比东北高，夏季比东北低，气温年较差只有东北的一半（23～26℃）；年降水量为200～370mm，远不及东北丰富（500～600mm），而且70%～90%的年降水量集中在夏季；年蒸发量很大，可达1400～1800mm。这两个地区的年平均气温都可低到-5.8℃，自北而南逐渐升高，冻结期长达7～8个月。在青藏高原上，积雪较薄，保存时间又不太长，即使在暖季夜间也有短暂的冻结。但是，由于所在纬度较低，太阳辐射强烈，使得冻土的发育较之东北山地更需要严格的条件。东北冻土区的地形以丘陵、山区为主，虽然海拔不高，但由于纬度高又受西伯利亚高压影响，成为我国最寒冷的自然区。西部冻土区，虽然大部分纬度较低，但均属高山高原地区，地势高，深居内陆，具高寒气候。它们共同的特点是年平均气温低，冻结期长，降水集中在暖季，年蒸发量很大，雪盖一般不厚，这些为地表散热和冻土的发育创造了极为有利的条件。但是东北高纬区与西部高山高原区在气候上也有很大的差异：东北年平均气温较差和年降水比西部大，而日照时数和太阳辐射年总量又比西部小，尤其是青藏高原的辐射平衡年总值是全国最大的，这些又给东北高纬度区和西部高山高原区冻土特征带来差异（表2）。我国东北冻土区为欧亚大陆高纬度冻土区的南部地带，其冻土分布明显受纬度地带性控制。冻土层的年平均地温自北向南升高（表3），大约纬度每降低1°，气温升高1℃，年平均地温升高0.5℃。冻土分布的连续性随纬度降低而变差，由大片连续分布至岛状分布，冻土在区域中占的面积也由7%～8%缩小至5%以下，厚度由50～100m降至5～20m。岛状冻土区的分布范围南北宽达200～400km,这是在纬度地带性制约下又受局部岩性、植被、地表水等影响的结果。
我国西部高山地区，如祁连山、天山、阿尔泰等山地的多年冻土分布，具有明显的垂直地带性，同时也具有水平分布上的不完整性和经向的差异性。这是由于这些高山是由许多平行断块山和山间断陷盆地及谷地组成，其走向分别为北西西、东西和北西，地势由西向东降低，山地垂直分带明显，一般上部为现代冰川和冰缘带；中部为深切侵蚀带；下部及山间盆地边缘为干燥剥蚀带。此外，也表现出一定得纬向差异性。这些山地，多年冻土的年平均温度一般为-0.1～-2.5℃，最低可达-4～-5℃；厚度由几米、十几米、几十米至100～200m不等，随着海拔增高，温度降低，厚度增大（表3）表3我国多年冻土层的温度与厚度
青藏高原冻土区是世界中、低纬度地带海拔最高、面积最大的冻土区，其范围北起昆仑山，南至喜马拉雅山，西抵国界，东缘横断山脉西部、巴颜喀拉山和阿尼马卿山东南部。青藏高原既高又大的特点决定着高原冻土的存在和广泛发育。其西北高、东南低的地势结构和气温与降水西北低、东南高的分布，制约着高原冻土发育的差异