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分上下两层的永久冻土适合工程建设吗? 冻土层

永久冻土又称多年冻土、永冻层,是指持续多年冻结的土石层。可分为上下两层:上层每年夏季融化,冬季冻结,称活动层,又称冰融层;下层常年处在冻结状态,称永冻层或多年冻层。

冻土-摄图网

永久冻土形成要素:

1.冰雪:永冻层并非一定有冰,也可能只有冻土。不过一般在永冻层之上总是会有积雪或者冰块。这些雪对于地表会有保温作用。同时,这些积雪又会帮助地表降温。在化雪的季节,由于溶化,气化的发生,产生大量潜伏热,会带走热量,从而降温。

2.土壤中的水:水的导热性比冰要差很多。土壤中的水可以看做是夏天阻挡外界热量进入永冻层,冬天允许永冻层的热量传出地表。所以可以有效的保证永冻层温度低于0摄氏度。

3.地表植被:植被可以起到很好的降温作用。

4.泥炭:泥炭是产生永冻层最重要的因素。尤其是干泥炭,就像是绝热的器具可以有效保证永冻层低温。此外,泥炭中的水分由于吸收了大量潜伏热,从而使得地表温度降低,也起到了保证永冻层低温的作用。

永久冻土层的厚度从高纬到低纬逐渐减薄,以至完全消失。例如,北极的多年冻土厚达千米以上,年平均低温为-15℃。永冻层的顶面接近地面。向南,趋近连续冻土的南界,多年冻土厚度减到100m以下,低温为-5~-3℃,永冻层的顶面埋藏变深。大致北纬48°附近是多年冻土的南界,其处平均低温接近0℃,冻土厚度仅1~2m。超过这一界限,就从连续冻土带过渡到不连续冻土带。后者由许多分散的冻土块体组成,这种分散的冻土块体称为岛状冻土块。中、低纬高山和高原地区的冻土层,主要受海拔高度的控制。一般来说,海拔越高,冻土层越厚,低温也越低,永冻层顶的埋藏深度越小。土层的冻融变化是土木工程建设中必须考虑的重要因素,处置不当将带来严重后果。

冻土是一种对温度极为敏感的土体介质,含有丰富的地下冰。因此,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。

冻土最大的特点是会随着温度的变化而“发胖”或“变瘦”。在寒季,冻土会像冰一样冻结,随着温度的降低体积会发生膨胀,建在上面的建筑就会被“发胖”的冻土顶得凸起;到了夏季,融化的冻土体积缩小,建筑物又会随之凹下去。冻土的冻结和融化反复交替地出现,就会翻浆、冒泥,出现波浪形高低起伏,对建筑物安全造成威胁,因此不太适合工程建设。

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