李 涛

（中石油管道联合有限公司西部兰州输气分公司，甘肃 兰州 730070）

1 冻土概念简述

1.1 冻土的定义。冻土是指在0℃以下，含有冰层的各种岩石和土壤。一般情况下可分为短时冻土（指冻土存在时常为数小时、数日或半月）、季节冻土（指冻土存在时常为半月至数月）和多年冻土（指冻土存在时常为数年至数万年以上）。目前，地球上的短时冻土、季节冻土和多年冻土的面积约占全球陆地面积的50%左右，其中，多年冻土的面积最大，占全球陆地面积的25%左右，其中高原因其寒冷的气温，主要为多年冻土，冻土是对温度极为敏感的介质，经过研究检验，其中含有丰富的地下冰，因此，也使冻土极具流变性和长期强度远低于瞬时强度的特征。

1.2 冻土的形成。冻土主要由物理风化形成，且进程较缓慢，但在冻融交替时比较显著，其生物分解和化学风化作用相当微弱，动图中的元素迁移活动微弱，其中的粘粒含量较少，所以，冻土普遍存在粗骨性。另外，根据冻土中的各元素含量测算，可为工程基建提供数据支撑，例如：高山冻漠土的粘粒中，K2O化合物的含量很高，经测算，可达每千克冻土50g，此数据表明，冻土中的还未脱钾，其土质处于初期风化阶段。

因地球中的土壤内都含有水分，但水分的含量不同，当接触温度降低到零度或零度以下时，土壤中的水分就会凝结成冰，从而将土壤冻结，进而形成了冻土。经过研究，发现冻土的表层温度是随其冻土层的深度的增加而不断降低的，但它存在一个临界值，即其土壤层到达一定深度后，它的表层温度就保持恒定，不再降低并常年保持，研究人员将温度恒定的土壤层称为恒温层，由于该层再往下，会越来越接近地心，其温度反而会逐渐升高，产生变化，不再恒定。

1.3 冻土的分类。根据科研人员的研究，冻土可因地理分布不同产生的成土过程的差异和诊断特征，主要可分为冰沼土和冻漠土两大类。

目前，全球各界的冻土研究主要以“布里奇斯（英文名称：E.M.Bridges WorldSoils）”的冻土研究材料归纳为以下三类：（1）极地荒漠土（英文名称：Arcticdesertsoils），即原始冰沼土。它因地理分布不同，在美国，将此类冻土称为典型冰冻潮湿新成土（英文名称：Typiccryaquent），而联合国的研究材料中显示，该类冻土则被称为冷冻粗骨土。（2）极地潜育土（英文名称：Arcticgleysoils），即典型冰沼土。因各国的研究差异，在中国，它与典型冰潜育土是相同分类，而在美国的冻土研究分类中，称为冷冻潮湿新成土（英文名称：Cryaquents），其在联合国的冻土分类中也有其固定名称，为冷冻潜育土或冰冻有机土。（3）极地棕色土（英文名称：Arcticbrownsoils），即灰化冰沼土。但根据美国的教材中名称不同，将其称为冷冻淡色始成土（英文名称：Cryochrept），在联合国的冻土研究中，材料显示改分类被称为冰冻始成土。

在中国，科研人员根据地里的差异和冻土表象，将冻漠土分为三个类别：（1）典型冻漠土（英文名称：Typicfrozendesertsoils），具有冻漠土类较明显的特征。（2）盐化冻漠土（英文名称：Salinizedfrozendesertsoils），该类冻漠土中存在较多盐积特性。（3）龟裂冻漠土（英文名称：Takyricfrozendesertsoils），此类冻漠土中存在较多的龟裂特征，在我国主要分布于西藏羌塘高原北部边缘、帕米尔高原和昆仑山内部的山脉，海拔在4200m～4500m之间。

当气候由寒转暖时，根据冻土是否会产生融化现象，冻土又可分为季节冻土和多年冻土。当气候转暖时，会产生融化现象的冻土称为为季节性冻土（英文名称：seasonally frozen ground）。但有些冻土不会随着气候的转暖而融化，因此，研究人员将两年或者两年以上保持冻结状态的土壤称为多年冻土（英文名称：permafrost）。例如：我国的青藏高原，因高原气候寒冷，常年温度均保持在零度以下，所以，青藏高原上的冻土基本保持常年不融化，据数据表明，比较温暖的气候中，冻土只融化了表面的薄层，几乎可以忽略。

2 冻土的危害

在研究中发现，冻土的土质及结构、水质、土壤温度是产生冻害的三大主要因素，多年冻土层在土壤自重和外力的作用下，会产生沉降，造成地基被破坏的现象时有发生，例如：路肩及边坡开裂、下滑、路堑边坡溜坍等。三大因素的存在将导致冻土的冻胀和融沉，对公路、铁路和工程基建的建设结构产生严重冻害，造成坍塌、伤人等事件。为避免出现此类事故，可从三大因素入手，破坏三大因素的组合，改善冻土环境，均可避免或减轻冻害。

3 冻土的治理研究

根据产生危害的三要素，研究人员发现，根据以下几种措施，可改善冻土带来的影响和减轻危害。

（1）采取额外措施。对冻土的土质进行改良，添加化学物质，加促分解，让其完全融化，或者通过换填等措施使冻土消失，该类措施主要适用于南北界限或冻土岛上。（2）不采取额外措施，例如：中国高山岭地区，该地区的冻土较稳定，不易融化，土质较稳定，不易产生冻胀和融沉，不需采取额外措施。（3）保护冻土。适用于中国的大部分地区，根据冻土的严重程度不同，可分为主动保护措施和被动保护措施。其中，被动保护措施主要有：为冻土层加保温板、抬高工程架构地基。主动保护措施有：石块地基、遮阳棚、通风管地基、复合地基等。（4）对于特殊冻土区域的工程建设，需要采取特殊措施，例如：架设旱桥，适用于工程地质极为复杂的地区。（5）在我国的高山和中高山地带，当其冻土温度为-5.0℃～-1.5℃时，目前我国一般采用保护冻土的措施，按照“温度存在上限不变和略有上升”的原则设计工程建筑的结构和地基，采取提高地基和在冻土表面设置隔热层等措施。

结语

冻土是危害公路、铁路、工程基建的主要危害之一，在我国尤其以高原地区较为严重，本文重点分析了冻土的形成及分类和其带来的严重危害，并从产生危害的因素入手，对冻土区域的工程建设提出保护措施，推进冻土区域建设的发展。

[1]袁忠淮.我国东北寒区建筑中的冻土研究回顾[J].冰川冻土，1988（03）.