藏东南地区季节性冻土分析

胡延杰　王培清　翟鹏飞

（1.西藏大学农牧学院，西藏　林芝　860000；2.国网西藏电力监理有限公司，西藏　拉萨　850000）



藏东南地区季节性冻土分析

胡延杰1王培清1翟鹏飞2

（1.西藏大学农牧学院，西藏林芝860000；2.国网西藏电力监理有限公司，西藏拉萨850000）

摘要：西藏位于我国的西南部，青藏高原的面积达120万km2，占全国的1/8。地形属于高原，平均海拔为4 000m左右，素有“世界屋脊”之称。藏东南地区的平均海拔在3 000m左右，由于特殊的地理、地貌、地形、地质和水文气象条件，导致这里分布着广泛的季节性冻土。本文以藏东南地区季节性冻土为研究对象，对藏东南地区季节性冻土产生的原因，造成的危害以及对藏东南地区季节性冻土的防治措施进行浅析。

关键词：藏东南地区；季节性冻土；冻融；地面沉降

西藏气候总体上具有西北严寒干燥，东南温暖湿润的特点。藏东南地区受印度洋暖湿气流的影响温和多雨，年平均气温8.5℃，最高月均气温15.0℃［1］。

1　季节性冻土产生的危害

埋藏在冰土层中的地基称为冻土地基。土体低于0.0℃土中的部分水冻结成冰的土就是冻土，冻土可以分为季节性冻土和多年冻土。季节性冻土表现在地表一定深度的土层中，冬季冻涨，夏季消融。

1.1藏东南地区地基冻胀

1.1.1地基冻胀对建筑物或构筑物基础的破坏作用。冻胀使基础整体抬高，基础的局部冻胀使建筑物或构筑物会产生细小的裂纹，情况严重的会出现裂缝，甚至也会产生许多裂缝。

1.1.2冻胀对墙体的影响。因为墙体含水量比较高，温度达到0.0℃以下时，会使墙体产生变形，墙体表面的装修起鼓或脱落。

1.1.3冻胀对混凝土构件的破坏。混凝土结构或构件在达到初凝状态时，在结构或构建中含有水分，温度在0.0℃以下时，水结成晶体，在混凝土结构或构件的表面会看到冰晶，在这种状态下，会使混凝土结构或构件脱水、膨胀，导致混凝土结构或构件产生裂缝或直接破坏。

1.2藏东南地区地面沉降

西藏藏东南地区季节性地面沉降的危害主要包括以下几个方面。

1.2.1地基沉降。在季节性冻土融化的过程中，会使土质变软，在路床的处理中会出现翻浆的情况。季节性冻土同样会造成建筑物或构筑物地基沉降，房屋开裂，地基变形，地面下沉。

1.2.2产生地质灾害。季节性冻土发生在斜坡上时，会产生滑坡、崩塌等地质灾害。季节性冻土在融化成液态时，在冻融界面处，使土体抗剪强度降低，由于水的润滑作用，从而形成滑塌灾害，造成泥石流地质灾害。冻融产生的泥石流自然灾害在西藏高原地区极为常见。

1.2.3季节性冻产生的地面塌陷。地表在经过季节性冻土的强冻融情况后，回暖以后强冻融的季节性冻土就会开始融化，由于受过季节性冻土的强冻融后，强季节性冻土在融化以后，在上部荷载作用下会造成地表塌陷。

2　藏东南地区季节性冻土产生灾害的原因

2.1含水率的影响

土体的冻结时间与含水率的高低呈正相关，土体的融化与土体的含水率也同样呈现正相关［2，3］。藏东南地区夏季降雨量丰富。到了冬季，降雪频繁，藏东南地区的地下水水位高，这就为藏东南地区季节性冻土产生了条件。

2.2含盐量的影响

如果一种土体中含盐，另一种土体不含盐，则在相同的冻结条件下，不含盐的土体比含盐的土体更容易冻结。同样在融化过程中，不含盐的土体要比含盐的土体更难融化。冻土的融沉系数大小与土体的含盐率的大小有关［4］。

2.3荷载的影响

土体在融化时，如果地表层存在上部荷载，就会加大季节性冻土在融化时的沉降。在土体的融化过程中，在有上覆荷载作用下，土体在外荷载作用下会产生压密沉降，融沉系数的大小会随荷载的增加而增大［5］。

2.4土质的影响

季节性冻土的性质不同产生的危害也不会相同，通过大量试验数据可以得到，由粉质土构成的地表最容易沉降，其次是细砂构成的地表土体，最难沉降的是砂砾土构成的地表土体。由此可见，土质也同样是影响季节性冻土产生的因素之一［6］。

3　西藏藏东南地区季节性冻土治理措施

3.1换填法

换填法又称为换土法，换土法就是将基础范围内的软土清除，用稳定性好的土、石回填并压实或夯实。用换填法处理季节性冻土时，要将冻土全部挖除或要挖到一定的深度，成本巨大，这种方法可行，但是实施起来成本巨大，不经济，不利于项目成本管理。

3.2人工盐渍法

人工盐渍法是对施工的地基施加一定量的盐溶液，防治土体发生冻胀破坏，这种盐溶液最好是可溶性的无机盐溶液。人工加盐法是一种比较经济的做法，但是加盐一定要适度，要经过科学的试验研究，不能破坏西藏藏东南地区的生态环境，西藏的生态环境一旦破坏很难修复。

3.3保温法

保温法是对冻土地基处理最常见的一种方式。保温法通常有2种方法，地基耙平法和地基覆盖法。地基耙平法就是用机械把地基耙到一定的深度，有利于地基中水分的散失，防止冻害的发生。地基覆盖法就是利用建筑材料、毛毡或毯子对地基进行覆盖，防止地基产生冻胀地质灾害。保温法是一种经济、环保的方式，这种方法对西藏藏东南地区的生态破坏最小，使用率也最高。

3.4排水隔水法

水是季节性冻土发生的地质灾害中的3个关键因素之一。如果把水的问题处理好，就能有效防止季节性冻土产生的地质灾害。排水隔水法主要有两方面的内容：排水法和隔水法。如果地表水很多就可以采用这种方法排水隔水法。如果水并不多，最好不要采用这种方式，会增加工程成本。

4　结论

西藏藏东南地区季节性冻土产生的原因主要与土体中的水分、干容重、土质及土体上部荷载有关。西藏藏东南地区季节性冻土产生的地质灾害的预防措施主要有换填法、人工盐渍法、化学加固法、保温法和排水隔水法。如果能在西藏藏东南地区季节性冻土灾害发生以前，通过大量的试验研究，确定精确的数据，及时做好相应的防范措施，同时在施工过程中制定恰当的施工方案，防微杜渐，防患于未然，定能减少由于季节性冻融产生的对各种工程建设的危害，以降低经济损失。

参考文献：

［1］李杨.季节冻土水分迁移模型研究［D］.长春：吉林大学，2008：13-17.

［2］朱元林，张家懿.冻土的融化下沉［C］.中国地理学会冰川冻土学术会议论文选集［A］.北京：科学出版社，1982：145-152.

［3］吴紫汪.冻土融化下沉的初步研究［C］.中国科学院兰州冰川冻土研究所集刊（第二号）［A］.北京：科学出版社，1981：104-112.

［4］邱国庆.甘肃河西走廊季节冻结盐渍土及其改良利用［M］.兰州：兰州大学出版社，1996.

［5］王效宾.人工冻土融沉特性及其预报模型研究［D］.南京：南京林业大学，2006：23-34.

［6］郭高峰，齐伟，张喜发.影响多年冻土融沉特性的因素研究［D］.长春：吉林大学，2008.

中图分类号：P462.14

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2016）01-0147-02

收稿日期：2015-12-23

基金项目：校雪域英才工程支持项目（2015XYC02）。

作者简介：胡延杰（1990-），男，硕士，研究方向：防灾减灾工程。

Analysis of Seasonal Frozen Soil in the Southeast of Tibet

Hu Yanjie1Wang Peiqing1Zhai Pengfei2
（1.College of Agriculture and Animal Husbandry,University of Tibet，Linzhi Tibet 860000；2.Tibet Electric Power Supervision Co.Ltd.，Lhasa Tibet 850000）

Abstract:Tibet is located in the southwest of China,the Qinghai Tibet plateau area is 1 million 200 thousand Km2,ac⁃counting for 1/8.The terrain belongs to the plateau,with an average altitude of about 4 000m,known as the roof of the world.The average altitude of the southeast of Tibet is about 3 000m,because of its special geography,geomorphology, topography,geology,hydrology and meteorological conditions,resulting in a wide range of seasonal frozen soil.Tibet⁃an regions in the southeast of the seasonal frozen soil as the research object,on the southeastern Tibet in the seasonal frozen soil,harm and the prevention and cure measures of southeastern Tibet seasonal frozen earth were analyzed.

Keywords:southeast tibet；seasonal frozen soil；freeze-thaw；ground settlement