摘要 本文闡述了多年凍土的地質現(xiàn)象、受荷條件下的變形具有強烈的流變性、熱融沉陷、凍脹特性和多年凍土構造，凍結狀態(tài)分類；多年凍土專項勘察應完成的主要工作；勘探施鉆方法、選用鉆頭、鉆機軸心壓力與轉速匹配。
關鍵詞 多年凍土；特性；勘察要點
中圖分類號P642 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）71-0075-02
多年凍土是由固相（礦物顆粒，冰），液相（未凍水），氣相（水氣，空氣）等合質所組成的多相復雜的一種特殊地質體，其特征為具有負溫或零溫度并含有冰的持續(xù)凍結時間在2年或2年以上的土（巖）。
多年凍土主要分布在高緯度或高海拔寒冷地區(qū)，它是歷史和現(xiàn)代氣候的產(chǎn)物。我國約有215萬平方公里多年凍土，高緯度多年凍土位于東北興安嶺及新疆阿爾泰山地區(qū)；高海拔多年凍土分布于天山，祁連山，喜馬拉雅山，昆侖山，唐古拉山及青藏高原。
青海省境分布有高海拔祁連山多年凍土區(qū)和世界上獨一無二的巨大的青藏高原多年凍土區(qū)。凍土沼澤、凍脹丘、冰錐、熱融湖塘、熱融滑塌、融凍泥流等凍土不良地質及凍土熱融沉陷和凍脹特性，給公路建設帶來諸多地質問題。因工程建設干擾了多年凍土區(qū)熱平衡，導致公路路基熱融沉陷，橋梁等構造物因地基凍土層凍脹，融沉變形而破壞，路塹及傍山邊坡由于凍土熱融滑塌，融凍泥流中斷交通。多年凍土地區(qū)公路建設首要條件是必須查明凍土地質條件，為施工圖設計提供準確的凍土地質資料，以確保施工圖設計質量。
多年凍土中由于冰和未凍水的存在，它既具有一般土類的共性，又是因冰膠結具有較大強度而熱力學又極不穩(wěn)定，在受荷條件下的變形具有強烈的流變特性的特殊性巖土。
1 多年凍土構造
冰在凍土中的數(shù)量，分布及其與土中其它成分的配量關系構成了各種不同的凍土構造。
1）整體構造：其主要特征是具有空隙冰，冰粒散布于土顆粒間，肉眼甚至看不見，與土粒成整體狀態(tài)。砂土和礫卵石土多具這種構造。粘性土在溫度驟然降低，土體迅速凍結條件也可形成整體構造。這種構造的土含水量一般小于塑限，融化后仍能保持土體原骨架的結構，對工程構造物穩(wěn)定性影響��；
2）層狀構造：土體中擁有冰透鏡體和冰夾層，該種構造多出現(xiàn)在含水量較大的黏性土中。這種土融化后骨架遭受破壞，對構造物性能影響較大；
3）網(wǎng)狀構造：土體中具有不同形狀，厚度和方向的冰透鏡體和冰夾層，并分布成網(wǎng)狀。這種構造主要見于黏性土中，該種土一般含水量很大，融化后呈軟塑或流塑狀態(tài)，建筑性能較差；
4）包裹狀構造：這種構造產(chǎn)生在以礫石為主的土層中，當該土具有飽和含水量，特別是處于多年凍土上限附近，長期接近冰凍條件時，這時在卵礫石周圍形成包裹冰，甚至使礫卵石顆�；ハ喾蛛x，處于被冰完全包裹的“懸浮”狀態(tài)。
2 多年凍土凍結狀態(tài)分類
1）堅硬凍土：被冰牢固膠結的凍土，在荷載作用下，表現(xiàn)脆性破壞和不可壓縮性。當土的溫度低于下列數(shù)值時，則屬于堅硬凍土。
粉砂—— -0.3℃
黏性土—— -0.6℃
砂粘土—— -1.0℃
黏土—— -1.5℃
2）塑性凍土：雖被冰膠結，但仍含有多量的未凍水，具有粘滯性的凍土，在荷載作用下可以壓縮。當土的溫度界于0℃和堅硬凍土溫度的上限之間，飽和度 Sr≤0.8時，呈塑性凍土。
3）松散凍土：由于土的含水量較小，未被冰膠結仍呈現(xiàn)松散狀態(tài)的凍土。砂土和大塊碎石土常呈松散凍土。
3 多年凍土專項勘察基本要求和目的
完成工程所在區(qū)域凍土工程地質調查與測繪、勘探、凍土取樣、室內試驗、原位測試、定位觀測以及多年凍土工程地質條件評價及其預報工作。
多年凍土區(qū)現(xiàn)存的地表形態(tài)和地面覆蓋是地質歷史時期的產(chǎn)物，是一相對穩(wěn)定的熱平衡剖面。保持現(xiàn)有形態(tài)和現(xiàn)存地熱平衡條件，則地基穩(wěn)定。當這種平衡破壞后，則產(chǎn)生熱融下沉，熱融滑塌等一系列凍土工程地質問題。
查明凍土地質條件，使工程建設利用冷生過程的有利方面；盡量減少對多年凍土的熱干擾；選擇凍土條件良好的地段進行建筑；避開凍土現(xiàn)象發(fā)育地段；采用合適的建筑結構；減少和防止凍土病害的產(chǎn)生。
4 多年凍土專項工程地質勘察
4.1 凍土專項勘察應查明
1）地貌的成因、類型、分布、形態(tài)特征、地表物質組成和植被情況；2）凍土的分布、類型、厚度、含水率、含水量、地溫、地層結構、土質及其物理，力學和熱學性質；3）多年凍土上限、季節(jié)性凍土最大凍結深度、凍土的融沉等級和凍脹性；4）多年凍土的形成、發(fā)展與變化趨勢和融區(qū)分布；5）凍土沼澤、凍脹丘、冰錐、熱融湖塘、熱融滑塌、融凍泥流等不良地質的分布，規(guī)模及其發(fā)展和變化情況；6）地表水和地下水的發(fā)育情況及其與凍土的關系； 7）沿線填料，保溫材料，工程用水和生活用水的分布；8）既有道路工程建筑的使用情況及對凍土環(huán)境的影響。
4.2 地質調繪點布置
地貌單元的邊界、凍土界限、熱融湖塘、熱融滑塌、融凍泥流、凍土沼澤、凍脹丘、冰錐等不良地質、構造地熱異常區(qū)、融區(qū)、井泉等地下水露頭的位置等均應布置地質調查測繪點。
5 鉆探、物探綜合手段探測多年凍土發(fā)育情況和場地地質條件
多年凍土地區(qū)采用單一手段難以達到勘察目的，應以鉆探，物探綜合手段探明凍土發(fā)育情況和場地地質條件。
查明凍土結構和含冰情況，取樣進行土工試驗，鉆探是一種重要的勘探手段。在多年凍土地區(qū)進行鉆探，避免和減少凍土的融化，取得凍結狀態(tài)巖芯，是確保鉆探質量的技術關鍵。依據(jù)實踐經(jīng)驗，鉆探工作應從鉆頭選用.施鉆方法等方面著手，保證凍土勘探質量。
1）鉆頭選用：鉆探采用的鉆頭，應根據(jù)地層的巖性，設備能力，孔壁穩(wěn)定狀況，質量要求等選用。對少冰凍土，使用團結式硬質合金鉆頭為宜；含冰量較高的凍結層，可采用單粒式硬質合金鉆頭；凍土層內禁止使用純磨鉆頭；
2）施鉆方法：路基鉆探，應采用無泵干鉆法；橋基鉆探，凍土層內應采用無泵干鉆法，進入基巖頂面后，應下入套管隔住凍土層，可采用沖洗液循環(huán)回轉鉆進；
3）鉆探回次：多年凍土地區(qū)鉆探，鉆進回次控制是操作的重要環(huán)節(jié)。凍土回轉鉆進回次時間不應過長，回次進尺不宜過多，具體要求見表1。
表1凍土鉆進回次參考值表
6 多年凍土專項勘察應完成的凍土測試項目
6.1 凍土物理性質試驗
顆粒分析、總含水率、未凍水含量、密度、液限、塑限、體積含冰量、鹽漬度、有機質含量。
6.2 凍土熱學性質試驗
土的骨架比熱、土在凍結和融化狀態(tài)下的導熱系數(shù)、導溫系數(shù)、容積熱容量。
6.3 凍土中水化學性質試驗
土壤水和地下水的化學成份。
6.4 凍土力學性質試驗
融化抗剪強度試驗、凍脹率、融沉系數(shù)、融化壓縮系數(shù)、抗壓強度。
7 結論
青海地區(qū)高海拔地區(qū)多為凍土區(qū)，其地質由于不良地質及凍土熱融沉陷和凍脹特性，給這些地區(qū)的公路建設帶來諸多地質問題。本文通過對多年凍土的地質勘察的技術要點研究，明確凍土地質條件，為施工圖設計提供準確的凍土資料，使工程建設利用現(xiàn)有地址條件，減小凍土層的改變，在明確凍土層特性情況下在地址條件好的凍土地段進施工建設，采用合理建筑措施，減少和防止凍土病害的發(fā)生。
參考文獻
[1]凍土工程地質勘察規(guī)范（GB50324-2001）.
[2]巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）.
[3]公路工程地質勘察規(guī)范（JTGC20-2001）.
