冻土地温特征值

冻土是指地表至100厘米范围内有永冻土壤温度状况，地表具多边形土或石环等冻融蠕动形态特征的土壤。本土纲相当于美国土壤系统分类的新成土纲（Entisol）、始成土纲（Inceptisol）、有机土纲（Histosol），联合国土壤分类的始成土（Cambisols）、潜育土（Gleysols）、粗骨土（Regosols）、有机土。它包括的土类有冰沼土（冰潜育土）和冻漠土。

冻土地温特征值冰沼土

冰沼土相当于美国系统分类中新成土纲的永冻性的冷冻正常新成土（Pergelic Cryorthent）和始成土纲的冷冻潮湿始成土（Cryaquepts），有机土纲中部分冷冻有机土。联合国土壤分类中始成土的冰冻始成土（Gelic cambisols）、潜育土中的冰冻潜育土（Gelic gleysols）、粗骨土纲中的冰冻粗骨土（Gelic regosols）、有机土纲（Histosols）中的冰冻有机土（Gelic histosols），所不同的是联合国分类是指在2米深度内有永冻层。

冻土地温特征值冻漠土

冻漠土在美国、联合国分类中还没有相应的土类。而与美国分类的干旱土和联合国分类的钙质土或石膏土有某些近似。

亚大陆和北美大陆的极北部分和北冰洋的许多岛屿，在这些地区的冰沼土东西延展呈带状分布，在南美洲无冰盖处亦有一些分布。据估计，冰沼土的总面积约590万平方公里，占陆地总面积的5.5%。在前苏联境内，各种冰沼土的总面积为1688000平方公里，占前苏联国土面积的7.6%，占世界冰沼土面积的28.6%。冻漠土广泛分布在我国青藏高原和其他高山地区。此外，在世界各地的高山，如南美安第斯山，新西兰南阿尔卑斯山等亦有分布。

冻土地温特征值 （characteristic value of ground temperature），为冻土中年平均地温、地温年变化深度、活动层底面以下的年平均地温、年最高地温和年最低地温的总称。

地温梯度测量直接测量

地温的直接测量都是在地下条件如坑道、钻井或海底进行。最浅是在地下1米深处测量地温,这是一种简易的地温测量方法，这种地温场的资料可用于发现异常幅度大而且埋藏浅的地热田。直接探测隐伏地下储热构造,往往在10～30米或50～100米浅井内进行地温和地温梯度测量。这个深度的地温场资料，可以反映不同异常幅度和不同埋藏深度的热储构造。更深的地温场（如300～ 1000米）则用于研究区域构造、深部地热资源和油气田。例如中国华北平原北部地温梯度等值线图上的地温异常，反映了深部地热资源和油气田。

地温梯度测量人工地温法

地温法勘探主要测量地表和地壳的天然温度场。象电法和地震勘探一样，地温法也可以用人工造成一个局部温度场，以研究一定地质问题。井中温度扩散法就是一种常用的人工地温法。往井中注入定量热（或冷）水后,过一定时间重复测量全井温度变化,可以研究含水层。这种方法在地下含水层矿化度较高而不能采用常规的盐扩散法时更为有效。往一口井中注入热（或冷）水，而观测周围井温度变化，可以计算含水层导水能力，研究含水层储能空间和储能效率，研究地热田热储的开发寿命等。

地温梯度测量地热流测量

地壳的温度场受许多干扰因素影响。地温梯度则与岩石热导率有关，因而这些资料的应用受地区和时间的限制，而不利于全国或全球的对比。地热流值是一种理想的参数。

气体、矿物颗粒、未冻水、冰是组成冻土的四种物质成分，气体、未冻水和冰的含量随温度变化。变形特性将冻土地基分为松散、塑性与坚硬冻土含有机物与盐类的不同将冻土分为冻结泥炭化土与盐渍化冻土根据持续时间可分为多年与季节冻土根据冻土的融沉性与土的冻胀性又可分成若干亚类。

冻结状态连续保持三年以上者，物理力学性质随温度变化而改变，伴随发生融陷、热融滑塌、冻胀等现象的视为多年冻土地面表层冬季冻结，夏季全部融化，每年交替冻融一次的土层为季节性冻土。

在冻结状态下，具有较低的压缩性或不具压缩性和较高的强度属冻土地基的工程特性。如果冻土融化后则承载力大大降低，压缩性变化较大，使地基产生融陷冻胀对地基的承载力和安全性极为不利。

土的颗粒大小及含水量可以影响冻胀和融陷，一般土颗粒愈粗，含水量愈小，土的冻胀和融陷性愈小反之愈大。不同土质、平均冻胀率、冻前天然含水量、冻结期间地下水位距冻结面的最小距离可以划分季节性冻土多年冻土根据融化下沉系数的大小，可分为不融沉、弱融沉、融沉、强融沉和融陷五级。

绪论

第1章 青藏铁路冻土环境

1.1 自然地理地质环境概述

1.1.1 气温和降水

1.1.2 地形地貌及构造

1.1.3 地表性状（植被、雪盖、硬结地表和水土流失）

1.1.4 太阳辐射

1.1.5 风力风速

1.2 冻土区气温

1.2.1 气温变化和气温较差

1.2.2 气温冻结融化能力

1.2.3 气温升高趋势及影响

1.3 冻土区地温

1.3.1 区域冻土温度特征

1.3.2 冻土地温变化趋势

1.3.3 地温变化与气温的关联性

1.4 多年冻土分布

1.4.1 铁路沿线多年冻土分布

1.4.2 融区分类和融区分布

1.4.3 不良冻土现象

1.4.4 多年冻土地温分区

1.4.5 多年冻土上限分布

1.4.6 多年凉土含冰量特征

1.5 冻土环境研究意义

第2章 青藏铁路冻土工程次生环境

2.1 多年冻土退化和工程活动

2.2 冻土工程水热环境变化

2.2.1 次生冻土环境

2.2.2 冻土区工程活动和热融现象

2.2.3 冻土斜坡水热环境

2.3 冻土工程影响下多年冻土上限变化

2.3.1 土体冻融过程和路基基底多年冻土变化

2.3.2 冻土环境和冻土工程影响下多年冻土上限变化

2.4 冻土工程次生环境的启示

第3章 冻土环境和冻土工程研究方法

3.1 工程地质和定位观测研究方法

3.1.1 冻土环境的工程地质勘察

3.1.2 冻土环境定位观测

3.1.3 不同设计阶段冻土工程地质勘察

3.2 冻土性质试验室和试验场研究

3.3 综合性实体试验工程研究方法

3.3.1 风火山试验路基

3.3.2 风火山试验路基研究成果

3.3.3 综合性实体试验工程研究的启示

3.4 验证性运营线路试验工程研究方法

3.4.1 验证性试验工程研究目的

3.4.2 验证性试验工程设置原则

3.4.3 验证性试验工程研究内容

3.4.4 试验工程研究成果的示范和指导作用

3.5 运营线路病害整治试验工程研究方法

3.5.1 运营线路病害整治试验工程选址

3.5.2 试验目的和试验设计原则

3.5.3 试验观测

3.5.4 数据分析原理

3.5.5 主要工程措施作用机理试验研究

3.5.6 试验研究成果评价和推广

3.6 冻土工程长期观测研究方法

3.6.1 冻土工程长期观测典型场地设置原则

3.6.2 凉土工程长期观测断面布置

3.6.3 冻土工程长期观测系统技术要求

3.6.4 冻土地温远程监测关键技术

3.6.5 冻土区工程长期观测系统控制和数据处理

3.6.6 数字路基平台

3.7 冻土环境和冻土工程的数值模拟研究

第4章 冷却地基思想和青藏铁路冻土工程

4.1 青藏铁路冻土工程设计思想

4.1.1 国内外冻土工程设计思想

4.1.2 冷却地基为主导的设计原则形成

4.1.3 冻土分异性变化和动态设计思想

4.2 冷却地基型冻土路基结构

4.2.1 片石气冷路基结构

4.2.2 通风式路基结构

4.2.3 热棒路基结构

4.2.4 遮挡式路基结构

4.3 保温型冻土路基结构

4.3.1 保温型路基结构工作原理

4.3.2 保温型路基结构应用形式

4.3.3 保温型路基结构应用效果

4.3.4 保温型路基结构补强措施

4.4 冻土区桥梁灌注桩基础

4.4.1 冻土区桩基础设计特征

4.4.2 冻土区桩基承载力特征

4.4.3 灌注桩桩周土体回冻规律

4.4.4 灌注桩回冻过程地温场变化

4.4.5 灌注桩回冻过程承载力试验

4.4.6 “以桥代路”工程措施应用原则

4.5 冻土区涵洞地基和基础

4.5.1 涵洞冻土环境变化特征

4.5.2 涵洞设计和涵洞结构类型

4.5.3 青藏铁路冻土区涵洞工程

4.6 冻土区的过渡段工程

4.6.1 桥路过渡段

4.6.2 路基填挖过渡段

4.6.3 路基冻融过渡段

4.7 冻土区隧道工程特征

4.7.1 冻土区隧道冻土环境特征

4.7.2 冻土区隧道洞内环境气温变化

4.7.3 隧道围岩凉融圈形成及危害

4.7.4 青藏铁路冻土区隧道设计特点和工程效果

4.7.5 冻土区隧道浅埋段渗水整治

4.8 冻土区房屋建筑工程特征

第5章 运营期冻土区线路变化和工程病害防治预警

5.1 冻土区线路变化和病害防治预警基础

5.1.1 冻土区路基工程温度场

5.1.2 桥梁工程地温场

5.1.3 涵洞工程地温场

5.2 青藏铁路运营期冻土区线路变化

5.2.1 冻土区路基地温场变化阶段

5.2.2 冻土区路基变形发展阶段

5.2.3 冻土区线路水热环境变化

5.3 青藏铁路运营期线路病害

5.3.1 线路病害判断

5.3.2 线路病害隐形因素

5.3.3 冻土区线路工程病害分类

5.4 冻土区线路病害预警防治

5.4.1 冻土区线路病害预警防治理论

5.4.2 线路病害潜在期控制方法

5.4.3 线路病害显现期整治对策

5.5 冻土区线路工程养护

5.5.1 冻土区线路工程养护内容

5.5.2 冻土区线路工程养护方法

5.5.3 冻土线路工程变化应急处理

第6章 青藏铁路冻土工程施工和建设管理技术

6.1 冻土区工程特殊施工技术和施工工艺

6.1.1 冻土区路基工程施工技术

6.1.2 冻土区桥梁灌注桩施工技术

6.1.3 低温环境混凝土施工技术

6.1.4 冻土区涵洞施工技术

6.1.5 冻土区隧道特殊施工技术

6.2 青藏铁路建设管理技术

6.2.1 冻土区施工组织设计

6.2.2 冻土区建设管理技术

6.2.3 青藏铁路冻土工程建设管理启示

参考文献

冻土环境和冻土工程图片

后记