多年冻土区不良冻土地质现象及其对铁路工程的危害教案分析.doc

多年冻土区不良冻土地质现象及其对铁路工程的危害 摘要 多年冻土地区的不良冻土地质现象会对铁路工程会产生种种危害，正确了解多年冻土地区这些特殊地质现象对铁路工程建设有着重大意义。本文对这些现象的形成机制、分布规律、防治方法、调查勘探原则、研究内容以及选线和设计等进行了详细研究, 并提出行之有效的建议。 关健词：冻土 不良地质现象 铁路工程 危害防治 Abstract Some unhealthy geological phenomenon in permafrost area cause kinds of harm to railway engineering.It is of significance for railway engineering construction to understand these special geological phenomenon in permafrost area. And this paper proposes some suggestions to deal with the environmental geology investigating，surveying and study and the principle of railway line and building site selecting. Key words: frost, harmful geological phenomenon, railway engineering, endanger prevention and cure 引言 我国多年冻土分布的面积约有2150000 km2，占全国面积的22% 左右，主要分布在青藏高原和东北大小兴安岭，另外祁连山、天山、阿尔泰山等高原山区也有多年冻土。随着社会的发展，铁路、公路不断地向多年冻土地区纵深延伸着，从而成为一个重要的课题。 多年冻土地区之所以会形成不良地质现象， 是由于多年冻土地区不仅气候严寒，而且还有多年冻土层作为隔水顶板使地表水的下渗和多年冻土层上水的活动受到约束，这是冻土地区不良地质现象发生和存在的基本条件。而水的存在和相变是多年冻土区产生不良地质现象的必要条件。自然条件下形成的对铁路工程有直接影响的主要不良冻土地质现象包括: 厚层地下冰、冰锥、冻胀丘、高含冰量冻土、融冻泥流、热融滑坍、热融湖塘、热融洼地、冻土沼泽、寒冻泥流、石环、石玫瑰、草皮鳞阶、寒冻裂缝、多边形土等。这些不良冻土地质现象严重影着人类在高原冻土区的工程建设，是多年冻土区筑路的主要工程地质问题之一。另外，人类的工程活动将有可能导致新的不良冻土地质现象产生，这是多年冻土区工程建设应十分注意的问题。 不良冻土地质现象发育变化特征及其危害 冰丘、冰椎 1.1.1 冰丘 在多年冻土地区冬季表层土由上而下冻结时，使多年冻土层顶部与季节冻土层底部的过水断面逐渐减少，促使地下水承压，同时在冻结过程中水向冻结面转移，形成地下冰层。因为水冻成冰体积增大，产生很大的批准力，随着冻结深度的增加，当冰层的膨胀力和水的压力增加到大于上覆土层的强度时，地表就发生隆起形成冰丘。 1.1.2 冰椎 在冬季河水上层结冰以后，过水断面变小河水流动受阻而渐具有承压性。上部冰冻的越厚下部流水受压越大。当压力增加到一定程度时水就冲破上覆冰层外溢，边流边冻形成河冰椎。 1.1.3 冰丘、冰椎的主要危害 （1）由于冰丘的隆起可将低路堤一同抬起，靠近桥墩的冰丘可使桥墩产生倾斜。 （2）对于那些较大的冰椎可造成冰漫路基，或阻塞桥孔，或使涵洞产生冰塞，有时冰椎还能冲入房屋的地下室。在工程施工中还可认为造成冰椎，如开挖路堑，筑堤取土，开凿隧道等，由于地下水的涌入造成许多人为冰椎，处理起来十分困难，危害较大。 1.2 地下冰 在多年冻土地区天然上限附近往往存在着一层冰，这种层状冰多为地表水下渗转移到冻结锋面上逐渐形成的，其中对温度变化最为敏感且对铁路路基的修筑影响最大而且不容易绕避的主要是厚层地下冰。它是在多年冻土形成过程中由于气候寒冷、水分补给充分、冻结速度缓慢而造成大量水分向冻结锋面迁移并冻结的结果。厚层地下冰融化时产生大的下沉量会引起工程建筑物的严重变形和破坏。常见的地下冰有楔形冰和层状冰两种。 （1）楔形冰 由于地温的不均匀变化，导致多年冻土中发生上大下小的裂缝，裂缝中聚水后冻结形成楔形冰。 （2）层状冰（纯冰层） 厚几厘米至几米平行地面呈层状存在的冰层称为层状冰，多存在于泥炭、黏土、砂黏土层中。 1.3 冻胀丘 冻胀丘是地下水活动与冻结作用的产物。 承压的冻结层下水沿断裂带上升, 在季节融化层下冻结成冰核，在地面拱起成鼓丘。冬季季节融化层从地表向下逐渐冻结