《冻土勘测方法》PPT课件.ppt

高原多年冻土地区地质勘察的内容与工作方法,1、冻土工程地质勘察的特点及应特别注意的几个问题1.1冻土工程地质勘察的特点与工作方法,冻土特点：1、具有负温值。主要是冻土的年平均地温，它是冻土稳定性的重要标志。按青藏高原的工程建筑所能涉及的范围，大致可以划分为几个带：,所以，冻土工程地质勘察需要掌握和了解冻土的温度状态。,2、土中含有冰。具有负温和冰才能称为冻土。所 以出现如下特性：a、使得冻土的称为四相体系，就比常规土的 相态多了一个特殊相“冰”，即：土颗 粒+水+气+冰。b、具有特殊的结构构造：土颗粒与冰的组合，形成冻土特有的结构构造：整体状构造；包裹状构造；层状构造；基地状构造；网状构造；脉冰状构造等。少冰冻土；多冰冻土；富冰冻土；饱冰冻土；含土冰层；所以，冻土工程地质勘察需要查明冻结地基土的地下冰分布特点和冻土结构构造。,3、形成独特的冻土工程性质。多年冻土中主要是融化下沉性；季节冻结区主要是冻胀性。所以，冻土工程地质勘察需要查明和测定冻土物质成分，冻土的物理力学性质及其指标、参数。,4、高原多年冻土是历史气候的产物，具有水平地带性和垂直地带性，即服从纬度分布规律，由具有垂直分布规律。即：a、多年冻土、岛状多年冻土、季节冻土的水平分布规律。在高原多年冻土区内，纬度增加1，地温降低1，多年冻土厚度增加2030米，多年冻土随海拔升高而增厚特点：海拔每升高100米，地温降低0.61,多年冻土厚度大致增大20米。b、一年之中，地表层在某一深度范围内都要产生融化-冻结过程，在此层的变化层称为活动层，多年冻土中亦称为季节融化层。它们的 交界面就称为多年冻土上限。所以，冻土工程地质勘察重要查明冻土类型、分布规律、冻土上限等。,5、多年冻土存在于特殊的寒区环境中，气候和人类工程活动都会对冻土环境产生影响，出现许多特殊的冷生冻土现象，如冰丘、冰椎、融冻滑塌、融冻泥流，热融湖塘等。工程建筑与冻土环境的相互作用，协调关系。所以，冻土工程地质勘察需要查明冻土现象的分布规律及特征，搞清寒区 环境与工程建筑的相互作用。,工作方法：,由于多年冻土是特殊的寒区环境的产物，但它有属于地理学、地质学的范畴。冻土工程地质勘察的工作方法基本上都采用常规工程地质勘察方法。但是，它所需要做的内容，除了常规工程地质勘察规定内容外，还要增加一些特殊的要求内容，借助于常规手段，赋予一些新的内容：,a、地质调查方法：特别注意多年冻土热 稳定性和地下冰的分布规律；b、勘探：通常情况下应采用干钻。钻 探、坑探相结合。重要的是连续的 勘探资料，如采用探地雷达等取得线 路的连续地质资料是很重要的。c、试验与测试：特殊试验方法和要求；d、观测：地温观测。,1.2 冻土工程地质勘察应特别注意 的几个问题,1、多年冻土界限的勘察，包括多年冻土的南北界，冻土分布的下界，冻土岛界限，冻土融区界限的勘察。(1)根据研究的资料大致确定它们的位置，然后加密勘探量；(2)进行探地雷达的测定，(3)勘探法确定多年冻土的下限。,2、多年冻土上限勘察,1)直接勘探：青藏高原地区的最大融化 深度均出现于9月下旬至10月上旬间。在此期间可直接取的多年冻土上限。2)冻土构造分析法：通常在坑探中可以看见多年冻土上限附近有一层富含冰带。其往上一点，由一个弱冰带。这两者之间极为多年冻土上限。,细颗粒土：多年冻土上限附近的富冰带一般是连 续的，而上限以上的冰体是非连续的。在季 节融化层中冻 结时的冻土构造一般是：整体 状、微薄层装或网状，到冻土上限时呈中层 状冰构造。粗颗粒土：在多年冻土上限以上的砾石剪基本上 是粒间接触，冰只是冲填 了部分孔隙，在上 限处的砾石多为冰包裹着，称为典型的包裹 状冻土构造。风化基岩及基岩：在冻土上限以上的裂隙中，只 有部分被冰充填，较为干燥。上限处的裂隙 往往为冰充填，可明显地见到裂隙冰分布。但是，在比较干燥的冻土土层中较难见到明显的冰体差别，较难应用此法。,（3）融化速率图法：此方法是建立在长期观 测资料的基础上。青藏高原地区可借助 青藏高原多年冻土地区铁路勘测设计细 则p24图1-3-2：不同时期融化深度百分 率进行。即在融化季节的任何时间进行钻 探或坑探，取得天然状态下某一时间的融化 深度，然后通过融化速率图查出该时间融化 深度占最大融化深度的百分率，即可计算出 最大融化深度：,h H=k 式中：H上限深度；h融化季节所得的融化深度，k相应融化深度时的融化深度的百分数（%）。或按冻土工程地质勘察规范（国标）的附录5多年冻土上限的确定进行确定。,（4）含水量测试曲线法：在勘探中按不 同深度取样测定含水量，然后绘制 在直角坐标图上（横坐标为含水量，纵坐标为深度），分析确定上限。一般弱水带所处的位置：细粒土 中为最大融化深度的7790%，粗粒 土中的最大融化深度的9095%。（5）地温观测法：在不同深度设置测温 感应元件，进行长年观测，按土层 冻结温度（一般取-0.1）绘制等温 线，该线的最下端即为最大融化深 度。,2、冻土工程地质勘察的基本要求,2.1 一般规定 冻土工程地质勘察包括：冻土工程地质调查与测绘、勘探、冻土取样、室内试验（及原为测试）、定位观测、冻土工程地质条件评价及其预报。,、冻土工程地质勘察应按下列方面确定 作工作内容、工作量和工作方法：,1、通过踏勘、调查、搜集资料及测绘，初步了解建筑场地的冻土工程地质条件的复杂程度，主要的冻土工程地质问题；2、了解与搜集工程建筑的规模及建筑类别、地基基础设计、施工的特殊要求及设计参数；,3、搜集、整理与分析有关勘察报告，航卫的 室内外分析结果，科学研究文献报告。根据 冻土的非均质性及随时间、人为活动的可能 变化，有针对性地确定勘察方法和合理的工 作量；4、依据与应用搜集和勘察成果，加上工程经 验的判断，选择合理的分析原理及计算模式，对特定的冻土工程地质条件和问题作出评价，对设计、施工、防治处理机环境保护方案提 出建议，并对建筑后的冻土工程地质条件变 化做出预报。,、冻土工程地质勘察的基本内容，可根据工程要求选择：,1、查明季节冻土、多年冻土、岛状多年冻土的分布规律及其特征，以及它们与地质-地理环境的变化关系；2、查明季节冻结、季节融化与多年冻层的厚度；3、查明多年冻土层的冻土构造类型，地下冰层的厚度、分布特征，及其预坚硬、松散岩（土）层地质构造、冻土现象变化的关系；,4、查明多年冻土层的年平均地温、地温 振幅为零的深度，及它们与冻土工程 地质条件的关系；5、查明多年冻土层的物理、力学和热物 理性质，给出设计参数及其随温度的变 化关系；6、查明多年冻土区内的融区特征，以及 它与冻土条件、地质-地理环境、水文 地质条件、人类活动等关系，随时间的 变化特征；,7、查明多年冻土地区内地表水和地下水的贮 运条件，它们与冻土层的相互作用；8、查明冻土区的冻土现象（不良地质现象）、特征和变化规律，及其对工程建筑的现象 和危害；9、查明冻土环境与工程建筑物、经济开发区 的相互作用与制约关系；10、对冻土工程地质条件作出评价，预测工 程建筑与运营期间冻土-工程-地质（水文地 质）条件的相关关系，提出合理的治理建议 与措施。,2.2冻土工程地质区划原则及分区评价,冻土工程地质区划，不但应该反映冻土工程地质条件，而且应该考虑不同建筑项目的要求，提出冻土工程地质评价，以便为工程设计服务。,一般可按三级进行冻土工程地质分区，其内容：第一级分区：阐明多年冻土、岛状多年冻土、季节冻土的分布区域、地带性特 征、它们的形成条件和基本特征；第二级分区；阐明区内地质、地貌、构造及冻 结层的地带性规律，主要特征，取决于自然环境、气候、地理、地质、地貌、水文等条件；第三级分区：反映自然条件，冻土工程地质条 件及其物理力学特性指标，冻土 现象。,冻土工程地质区划中需相应地反映下列内容：,1、气候、地形地貌、地质构造及断裂、地震烈度等自然条件；2、冻土（岩）的成分、冻土构造（冷生组构）、含冰量、它们的埋藏条件和特征，它们在平面上和空间的分布；3、多年冻土的年平均地温，冻土层的厚度，季节冻结和季节融化深度（上限），融化层（区）的形成过程、分布状态；,4、冻土的物理力学性质，热学性质；5、冻土现象（冰丘、冰椎、融冻泥流、热融滑塌等等）的形态、分布、形成 与过程；6、水文及水文地质特征（地表水、地 下水、湖泊、泉水等等）。,冻土工程地质条件评价应包括下列内容：,1、冻土类型及分布、成分、组构、性质、厚度等；2、冻土温度状态变化，包括地表幅射热过程、过程、积雪、植被、水体、沼泽化、大气降水渗透作用、土的含水量、地形等影响；3、季节冻结和季节融化深度的变化；4、冻土物理力学和热学性质的变化；5、冻土现象（过程）的动态；6、冻土环境变化对冻土工程地质条件影响的评价。,2.2冻土工程地质环境调查及评价,调查工程建筑对建筑区范围内自然环境状况的影响，如地形、地质、植被和雪盖等条件；调查建筑物修建引起冻土现象的变化情况，并提出环保措施的建议；,对冻土工程地质环境变化影响按下列内容进行评价：1、人为作用形式（准备工作和实 施方式）；2、自然条件的破坏情况；3、冻土工程地质条件变化状况；4、冻土现象的类型与特点；5、建筑物在运营期间冻土的变化 情况。,3、初、定测阶段冻土工程地质勘察要求,3.1 初测阶段冻土工程地质勘察要求：勘察任务：查明沿线的冻土区域条件，区域地质，水文地质条件，对线路通过地区的冻土工程地质条件作出评价；初步查明对线路起控制作用的冻土现象的性质、特征和范围，根据冻土工程地质条件，优选线路方案；为初测设计提供所需的工程地质资料。,、除区域地质条件和冻土条件外，初步阶段冻土工程地质调查测绘还应包括下列内容：,1、初步查明沿线富冰、饱冰和含土冰层的分布、成因和厚度；2、初步查明控制线路方案的重大路基工点、大桥、隧道、铁路区段站等的冻土工程地质条件；3、提供作为地基多年冻土的物理力学和热学参数；,4、在沿线重大工程地段建立长 期地温观测点；5、根据沿线地震基本烈度区划 资料，结合沿线岩性、构造、地貌、水文地质和多年冻土条 件，确定7度和7度以上的烈度 分界线；,、初步阶段冻土工程地质调查测绘应采用下方法：,1、充分利用卫片航片资料，通过判析，确定调查重点，实际核对修改、补充判析内容；2、冻土工程地质通过沿线各地质点的调查，应基本查明沿线区域地质和冻土工程地质条件；3、地质土的填绘应在野外实地进行。对线路方案和工程有影响的地质界线、地质点，应采用仪器测绘。,、路基冻土工程地质调查测绘，除查明一般冻土工程地质与水文地质条件外，应着重调查以下内容：,1、沿线多年冻土上限的分布，季节融化层的成分和冻胀性，地面植被的覆盖程度；2、路基基底以下23倍上限深度范围内多年冻土特征，冻土的融沉性；,3、沿线冻土现象的分布及其对 路基工程的影响；4、从保护冻土地质环境角度出 发，确定取土、弃土位置。,、小桥涵冻土工程地质勘察测绘，与路基结合进行，但应侧重下列几点：,1、河谷多年冻土的分布地带，若有融区存在，应查明其成因、分布范围、水文地质条件等；2、根据地基多年冻土的特征、水文地质条件、以及工程建筑物修建时对多年冻土可能产生的影响提出基础类型、埋深和施工方法的建议；,、桥位冻土工程地质勘察，除查明冻土工程地质和水文地质条件，并满足非冻土地区勘察要求外，还应注意下面两点：,1、河床下若为多年冻土，桥位应选择在稳定的是少冰冻土或多冰冻土分布地段；2、勘探深度不宜小于地温变化深度，钻探取样及试验应满足有关要求。,、隧道工程地质勘察除查明冻土工程地质条件，以及满足非冻土地区勘察要求外，还应注意以下两点：,1、查明隧道通过地段地下水的类型、补给、径流、排泄条件及动态特征；2、勘探孔深度应达到隧道路基建设计高程以下23m，如冻土条件复杂时可适当加深。,3.2 定测阶段冻土工程地质勘察,任务是：在初测资料的基础上详 细查明采用方案的冻土土工程 地质条件和水文地质条件，具 体确定线路位置，为各类工程 建筑物的施工设计提供完整、详 细的冻土工程地质资料。,定测阶段冻土工程地质调查测绘应包括下列内容：,1、按冻土工程地质调查的内容，实地调查，分段进行详细描述、复核、修改、补充详细的冻土工程地质图；2、对有比较价值的局部线路方案，提出评定方案的冻土工程地质资料及方案选择意见3、受冻土工程地质条件控制的地段，应根据地质总横断面及其它定线原则综合确定线路位置；,4、对冻土现象分析地段，冻土现象调查 与勘察的要求进行详细调查与勘探，阐 明其成因、分布、范围、规模、发生发 展规律及对路基和其它建筑物稳定性的 影响，提出性应的工程措施意见。5、应根据初步设计所采用的取土方案进 行路基取土调查，查明线路集中取土电 荷线外大型取土长的多年冻土特征，土 石的物理力学性质，可供取土的数量。,6、路基、桥梁、隧道、站场应按相关要求进行详细的调查勘探和试验，查明各类建筑物施工设计所需要阐明的冻土工程地质条件、水文地质条件、提供施工设计所需的岩、土物理力学参数。,7、在调查测绘的基础上，提出冻土 工程地质条件变化的定性分析（即 预报），其主要内容为：（1）季节冻结和季节融化深度的变 化；（2）在工程影响下以及清除雪和植 被后，多年冻土的融化深度；（3）建筑物施工和运营中可能产生 的工程地质作用。,4、冻土不良地质现象的调查与勘测,4.1 冰椎与冻胀丘1、调查测绘内容：1）冰丘与冰椎分布区的气温、季节冻结与季节融化深度、水文地质条件；2）成因、类型、规模、发育状况和变化规律；3）分布区的地形、地貌、植被、地质构造及水补给的条件；4）分布区的人类活动情况。,2、调查与测绘的范围应包括冰丘、冰 椎的分布地段及其附近地形、地貌、植被有影响的地带。3、应查清地质构造、水源补给关系和 补给条件，根据需要布置一定数量 的勘探，其深度一般应大于季节冻结 或多年冻土上限以下12m。4、应根据工程需要取有代表性的土、水样进行有关物理、化学和力学性质 试验，为制定防治措施提供依据。,4.2 厚层地下冰与高含冰量冻土,1、调查与测绘的主要内容：1）分布区的气象、地形、地貌、植被和水文地质条件；2）成因、类型及其发展状况；3）围岩的性质及其形成年代；4）分布区的地下水特征；5）分布区的人类活动状况；,2、调查与测绘的范围应包括分布区 极其有影响的围岩地带。3、应布置一定数量的勘探查明地下 冰的厚度和分布范围。4、通过测温以确定季节冻结或融化 深度，多年冻土上限以及和地下冰 的相互关系。5、根据地下冰的分布特征，取有代 表性土、冰样进行试验，为确定设 计原则和防治措施提供依据。,4.3 融冻泥流与热融滑塌,融冻泥流系指土提在冻融作用下沿山坡蠕动的现象，有表层泥流和深层泥流。冻土区多发生表层泥流现象。融冻滑塌（热融滑塌）系指山坡上的厚层地下冰融化而形成的溯原滑坡现象。,1、应在初测阶段进行详细调查与测绘，包括下列内容：1）分布区的地貌特征、土的性质与颗 粒成分、含水量；2）分布区的融化深度、地下冰或多年 冻土的分布特征、分布范围；3）分布区的山坡倾斜度、地表水排泄 条件和土的渗透性；4）分布区冻土融化后的流动性；5）分布区人类活动对其植被和地面的 破坏程度。,2、调查与测绘的范围应包括滑 动面上下部及两侧的一定范围。3、勘探的深度应超过滑动以 下12m。4、应观测其蠕动速度，预测其发 展范围及对工程建筑的危害性。,4.4 热融湖塘与热融洼地,系指多年冻土或地下冰的局部融化沉陷所形成。按对工程的危害程度应对分布广泛和常年积水的热融湖塘进行调查与测绘。,1、调查与勘测的主要内容：1）分布区的气象、地貌、地表覆盖物以及地表水与地下水的变化条件；2）分布区的季节融化深度，多年冻土或地下冰的分布规律；3）分布区的范围、湖内水位及其排泄和积聚条件；4）分布区的人类活动对地表植被的破坏情况；5）它们的发展趋势及其对工程的影响和评价。,2、调查的范围应包括其分布区及其 可能扩大的周围地段。3、勘探深度超过地温年变化深度 12m。4、进行钻孔测温，及观测地表温度 和气温，预测其稳定和发展状况。5、应进行水文与水文地质观测工作，以查明地表水和地下水的排泄与补 给条件。,4.5 冻土沼泽,系指多年冻土区适宜的水热条件下形成的泥炭沼泽。1、调查与测绘的内容：1）分布范围、地貌特征、植被以及水文地质条件；2）成因类型、泥炭厚度以及发育状况；3）季节融化深度、多年冻土地温以及地下水变化状况；4）分布区的气温、降水量、蒸发量、土壤湿度和温度等；,2、调查与测绘的范围视工程建筑需要确 定，铁路一般为两侧各100米。3、勘探，控制性钻孔应超多年冻土地温 的年变化深度，一般性钻孔应超过多 年冻土上限以下12m。4、利用冻土沼泽作为地基时，其承载力 应通过现场载荷试验确定，并根据冻 土沼泽的演变趋势，进行钻孔测温，为 预报其稳定性提供依据。,5、多年冻土区水文地质勘测的内容、工作特点、工作方法、工作重点及要求,青藏高原的地下水，一方面与一般地区地下水有共性，另一方面在高原特定的自然、地质环境条件下，又具有其特殊性。其特殊性取决于影响高原区域水文地质条件的各种因素，其次是冻土区地下水的特点。,5.1 影响区域水文地质条件的主要因素,（1）多年冻土层的存在，成为大面积、同一的隔水层；（2）现代冰川与冻土的发育与分布，控 制着不同地带的地下水的补给条件；（3）强烈的构造运动控制着高原地下水 分布与特点；,（4）各种成因类型的融区及分布，使冻土区地下水补给、排泄、径流又具有各自特点；（5）山地与断陷盆地（谷地）的 相间分布决定了高原地下水补 给、径流、排泄条件和水化学演 变的区域性和地区性。,5.2 高原地下水的特点,多年冻土的存在与分布特点，使高原冻土区的地下水的埋藏、分布和富集条件各不相同，分为：,1、冻结层上水较广泛分布的地下 水类型。特点：（1）它的相态不稳定，埋藏、分布条 件随季节的变化而改变；（2）承压或无压时随季节而变化；（3）水量大小随所处的地形、气候、岩性条件而异（4）受雨水、雪水渗入补给外，部分 地带还接受冻结层下水补给。主要排泄于河流。,2、冻结层下水存在与多年冻土层下 限下。其特点：（1）相态稳定，处于液态；（2）具有承压性；（3）补给受冻土层的限制，由冰化雪水 及大气降水，通过冰雪融区、河湖融 区、构造融区给予补给；同时也是冻 结层下水的排泄通道；（4）水质一般较好，属于重碳酸-钙镁型；（5）受地热和构造、岩浆活动影响，水 温较高，可形成热泉、温泉等。,3、冻结层间水存在于多年冻土 层间，青藏高原很少有此类型水。4、融区水存在各类融区中。1）河流融区主要分布于各大 河的河床及其两侧，呈带状延 展，含水层多由砂砾石组成，渗 透性强，补给来源一般比较充沛；单位涌水量较大，1.34.0升/秒；,2）湖泊融区成片状展布于各 湖泊的下部及周围。含水层有细 颗粒的粘土、亚粘土和粉细砂或 泥砾组成，单位涌水量较小，0.12 升/秒,3）构造融区水分布于山区或山区或盆地衔接处的构造破碎带中。以上升泉的形式出露。流量较大，15升/秒。灰岩和砂砾岩分布地带的构造复合部位或张性断裂带上，流量多为410升/秒，最大的可达72升/秒。粉砂岩和泥岩分布地带，断裂带上的泉水流量则仅0.52升/秒，冻结易封冻，泉水多转化为冰丘、冰椎，个别流量较大，长时间溢出者可形成冰幔。,5.3 水文地质工作的基本内容:,1、调查地质构造轮廓、形式和各种地质构造现象的特征及其岩性，多年冻土和地下水之间的相互关系；2、测定连续多年冻土和岛状多年冻土区的范围，冻土层的厚度及其上下界限；3、调查冻土的结构类型及形成条件，冻结层形成历史与发展趋势；,4、调查融冻作用和地貌成因、类 型、冰缘现象的特征及其分布 规律；5、调查与融化和冻结作用有关的 冻土现象的特征。6、探测地下埋藏冰的形成及分布 规律，进而掌握与其地貌、地 层岩性等之间的关系；,7、通过地质、地貌、水文和气象资料 的分析，了解河、湖、塘形成过程 及其与地下水的关系；8、测定地下水类型，分析各类地下水 形成与分布规律，特别是冻结层下 各种地下水的分布规律，并对其水 量、水质作出评价；9、注意调查各种融区及现代冰川和冰 雪特征，及其“三水”的转化关系；10、多年冻土分布余地植物之间的关 系,5.4 水文地质工作的基本方法；,1、冰缘地貌调查方法1）外貌观测：了解各类冻土现象的外貌特征及其发育程度和分布范围，并结合航卫片解释来确定多年冻土下限。2）迹象追索：追索与多年冻土有关的的各种遗迹，进而了解其发展、变迁和演变过程。,3）人工揭露：以坑探为主。重点了解冰缘地貌内部的岩性特征、冰晶形态、数量、冻土类型和季节融化深度及冻结层上水的赋存条件和富水性。坑探数量应控制不同地貌部位上，时间统一在8月开挖为宜。,4）注意：高山沼泽、热融沉陷、热融滑塌、石流、石环等冻土现象同气候、岩性及冻土层上水活动等因素的相互作用在季节融化层中的反映。其中热融湖沼、冰丘等往往与构造及冻结层上水活动有密切关系，是多年冻土区地下水的重要标志。,2、融区调查方法,融区是多年冻土区地下水补给、排泄的重要通道，使研究多年冻土区水文地质条件提供了方便，是多年冻土区供水的有效途径。,（1）河流融区调查方法 a、路线调查：主要了解河谷地貌及冰远在河床两侧的发育程度、分布状况。b、试坑揭露：主要了解多年冻土埋深及尖灭位置与地表水、地下水在河流横向上的相互转化关系。,c、分段测流：自河流进出山口处，分段进行同期测流（包括主要支 流），查清地表水渗失或增大的地 段，找出河流融区的上下游边界。d、水文钻探、物探：主要验证测绘 资料的准确性，进而查清多年冻土 层厚度和融区含水层空间位置及其 水质、水量等。,（2）湖泊融区调查方法 借助于湖水侧深、水质对比、湖水注水量和排出量统计等手段完成。a、湖水深度测定：侧深点和距离根据湖 面大小而定。通过湖水深度测量、绘制 湖水等深线，圈定冻结后冰下水体深度 和范围。在侧深的同时要进行定深取样、测温、了解水体内温度河水旨在水平和 垂直方向的变化特征等。b、水质对比：通过对注入水、湖水和排 泄出水的水质对比，分析水质的差异，并查明引起水质变化的原因。,c、湖水注入量与泄出量的调查：系统 地调查湖的四周各河流、溪沟河水注 水量（同时调查湖四周的地下水补给 量），和湖泊各出口处排泄量，进而 判断湖水与地下水的给排关系。通过上述调查，可以断定在一些多 年冻土区的较大湖泊底部均有融区分布。融区的范围取决于湖体的大小、湖水深浅及水质状况。,（3）构造融区调查方法 构造融区是多年冻土层下或深层热矿水的溢出通道，一般水量丰富，是在多年冻土区供水或寻找热矿水的有利地段。在构造融区附近，冰丘、冰锥和泉华沉积等现象集中分布。因此：,a、地面测绘：a）要着重了解该地段的岩性和 产状、接触关系、构造性质、范围和裂隙发育程度；b）调查泉水出露条件、泉口排 列方向和泉水沉积特征及水质、水量和水温等；c）在构造线两侧进行短期地温 观测，了解水温在水平方向的 变化规律。,b、勘探：安排一定量的勘探量。勘探线应垂直构造线，并对各钻 孔进行测井工作，了解构造融区 范围及地下水补给来源和循环深 度，了解水温在垂直方向的变 化特征。,3、冰雪融水的测定 冰雪融水是地下水的重要补给来源，要研究现代冰川和常年积雪的融化量及渗漏补给量。做法：1）根据航卫片及野外调查资料，测定现代冰川和常年积雪的分 布范围，并参照有关资料和实 测冰厚测算总储水量。,2）在典型地段选择适当河段（近水源处），设立短期（24小时）测流断面，详细观测水温随气温、时间的变化关系，计算出融冰系数，粗算出产水量。应在不同季节、不同地段分别测流取其加权平均值，且在枯水、丰水期进行测量。3）在冰雪水流渗入融区的渗漏段（转化带），该带上游向上依次设立测流断面，采用同一时间测流方法求得渗漏补给量。,4、活动层水调查方法 此类水分布广泛，不稳定，相态随季节交替变化，径流距离短，一般水质好，可作临时性水源。调查时间一般选在79月为宜。,5、潜水调查方法 系指多年冻土形成融区后,其上限以上含水层中的水。调查内容：（1）查明多年冻土类型，即连续或是岛状多年冻土，衔接的还是不衔接的，以便确定有无融区存在；（2）如存在融区，应注意调查融区分布范围；,（3）掌握融区含水层厚度与多年 冻土上限的关系，和冻土上限的 变化情况；（4）含水层成因（冲积、冰积、残积、坡积或湖积等）；（5）融区形成条件（地表水或地 下水）；（6）融区地貌类型继成因、地质 岩性、结构及其分布规律；,（7）融区与多年冻土的接触关系；（8）融区地下水埋藏条件、径流特征、排泄方式及补给来源；（9）季节冻土最大冻层，以及对潜水含水层的影响；（10）融区地植物的种类、分布情况、生长特征，以及与地下水的关系；,（11）融区类型及其成因（河流融区、湖泊融区、构造融区还是其它融区）；（12）确定融区含水层中有无残留多年冻土，如有，需要进一步确定其空间的分布；（13）融区潜水动态特征（包括丰、枯水时期的情况）；,（14）融区潜水水质变化；（15）融区地下水补给类型（降水型、冰雪融化型、河流地表水型、还是地下水型、或者混合型）；,6、承压水调查方法 除潜水调查方法所包括的内容外，应注意以下内容：（1）调查承压水分布，确定融区补给区、分布区和融区排泄区；（2）掌握融区补给区分布范围、成因、补给类型、补给因素和径流条件，进一步确定潜水融区、承压水融区、裂隙水融区、河流融区和湖泊融区等，并对融区水量赋存情况进行调查，了解和分析丰水和枯水期的动态变化规律；,（3）调查分析多年冻土的分布、埋藏情况，承压水形成条件及与多年冻土的关系，地下水径流特征和水位、水量变化条件；（4）融区排泄区的冰缘地貌特征有无冰丘、冰椎、热融沉陷、热融池沼和湖泊等；（5）融区排泄方式（排入河流、含水层或者以泉水形式排出）；（6）融区排泄区分布范围和面积以及与多年冻土的关系。,7、基岩裂隙水调查方法,1）风化裂隙水 a、风化裂隙含水层厚度与范围。应注意调查风化层与多年冻土的接触关系。如风化层大于多年冻土层，则有含水的可能；否则往往无裂隙水存在。在调查时还应注意多年冻土层的最大厚度、风化层最大厚度。结合钻探、电探等手段进行综合对比，进一步确定有无地下水赋集的可能；,b、风化裂隙水的分布、厚度和补给条件；c、风化裂隙岩层的组成、矿物成分、裂 隙连通性和密集程度、冰晶充填程度，所处位置、接受外给的条件等；d、对泉水，调查出露条件、泉口出露高 度、泉口附近构造性质和规模、裂隙发 育程度以及泉水水质、水量和水温等。对已调查的泉水进行分类统计，分析对 比。通过上述手段又可分析多年冻土区 风化裂隙水的特征与其地形、海拔高度 和构造性质的关系；,2）基岩裂隙水 a、调查裂隙水成因、连通性和密集程度以及与岩性、地质构造的关系；b、裂隙含水层带的埋藏条件、分布、补给、排泄特征及富水性；c、裂隙中有无充填物和冰晶体。如有，则要掌握其分布规律和多年冻土对其含水条件控制情况；,3）构造裂隙水 利用航卫片解释地质构造及岩性展布情况，确定冰缘地貌类型，并找出与构造有关的冰丘、融区，及其展布情况；利用卫星照片解释构造线的分布、构造类型（张开的、挤压的、张扭的）及其与融区补给水体的联系；,划分出多年冻土类型（连续多年冻土或岛状多年冻土区）。在连续多年冻土区，要重点寻找冻土层下构造裂隙水；在岛状多年冻土区，层上、层下构造裂隙水均可寻找；在连续多年冻土区利用卫星照片解释构造裂隙水补给区分布地段及面积，补给水的类型，以及与融区排泄区连通的状况；,注意掌握区域冰丘、冰椎和冰缘现象与构造裂隙水的关系和冰丘分布、冰椎排列情况（如呈线状、面状或点状分布）以及与构造断裂的关系；,在融区补给区地表水体上观测水位、水量和水质的变化。特别是在河水补给时，应在河床上设立水温测量断面，以观测河水动态变化规律和河水在丰、枯水期漏失量的情况。如上游断面大于下游断面，说明河水量有漏失；其中部分通过融化通道进入构造断裂之中，说明河水补给地下水。融化通道若是地下水融区，则应确定其贮存量、补给量遗迹转入融区裂隙水的入渗粮,确定构造线（体）分布情况（复合或单一）。复合部位赋水性较好，水量较大。在连续多年冻土区，构造裂隙水埋藏较深，处于多年冻土层之下。由于距融区补给区较远，往往在分布区打井时多呈自流。抽水时，若离融区补给区较近时，水量较大；较远时，水位、水量有规律地递减。所以，在连续多年冻土区从事水文地质调查，,除应注意构造条件外，还要注意工作区所处的位置，更要注意裂隙含水层的位置（上限裂隙水因受大气降水、河水动态变化影响，其水位、水量变化幅度较大；而多年冻土层下裂隙水较之为好）。在岛状多年冻土区，构造裂隙水的状况视多年冻土变化情况而异。,研究与构造有关的冰缘地貌现象（如冰丘、冰椎、热融区池沼、湖泊和热融坍陷等）。调查时，要注重冰缘地貌形成的机理，及该区域地质构造和水的来源；特别要注意冰丘、冰椎的形成状况，并对冰丘、冰椎的四季变化、影响范围及分布情况都要进行详细调查。在调查的基础上，进而进行地下水长期观测工作，以确定水位、水量动态变化规律；注意融区补给区、分布区、排泄区之间的关系。,6、冻土工程地质勘探与取样,6.1 钻探1、在松散层中一般采用低速干钻，回次钻探时间不宜过长，以进尺0.20.5m为限度。在高含冰量的细粒土中，可适当加快，回次进尺不大于0.8m。2、冻土钻孔开孔直径比小于130mm，终孔直径不小于110mm。如取不出土样，可适当增大。,3、保持孔壁稳定，防治地表水和地下水流入，一般应设置护孔管及套管封水或止水措施。4、钻探时间，宜在融化最大时间（一般在8、9月份）。,5、尽量减少对地表植被的破坏，完工后应尽量恢复植被的天然 状态。钻孔及时回填。6、测温孔壁允许有水流入，管 与孔壁间应用原土或干砂分层 回填。7、进行冻土描述和绘制钻孔柱 状图。,6.2 坑探1、工作时间宜在8、9月份进行。2、坑深度一般应超过冻土上限 以下0.5m,注意对多年冻土上限 地下冰的描述，6.3 物探确定冻土的物探参数。,6.4 冻土取样与送样1、逐层取样，一般1米取样一个，同时测定冻土的含水量、容重。2、取样作土层颗粒成分分析。3、作为冻土融化压缩试验的土样，应保持原状土样，用冷藏容器送 样。4、钻孔取样应注意土样的真实性。,7、冻土试验与观测,7.1 室内试验项目（一般及特殊要求）,7.2 原位测试 通常为：载荷试验、桩基静载荷 试验、融化压缩试验、冻胀力试 验等 注意：尽量与工程实际的环境条件、受力过程、温度状态和施工情况 一致。特别要注意温度场和水分长 的一致性。,7.3 定位观测 内容：地温与温度场、地下水位、多 年冻土上限、季节冻结深度、季节 冻结层的分层冻胀性及冻融过程等。需要建立：1、了解人类活动的影响下冻土条件的 变化情况时；2、了解建筑场地的温度场及其稳定性3、了解各种工程措施的实用性和效益4、验证新方案、新措施时。,高原多年冻土的主要工程地质问题及对策,1、主要工程地质问题 高原多年冻土区的工程地质问题大致有下列几种：,（1）路基工程：融化下沉主要是存在于 多年冻土地区；冻胀主要出现在季节冻 土区和多年冻土的融区；,融冻泥流与融冻滑塌出现 在多年冻土地区的斜坡地 带，属于斜坡稳定性；冰丘与冰椎出现在多年冻 土区中；热融湖塘在多年冻土区存 在。,（2）隧道工程：冻胀拱肩裂缝，地鼓等 冰椎挂冰，冰盖等 滑塌洞口边坡的融冻滑 塌等 支挡物破坏开裂，倾斜，倒塌等；,（3）涵洞工程：冻胀涵身冻胀，进出水口；融沉进出水口处，涵中积 水融沉；倾斜、开裂等在进出水口 处的支挡墙。,（4）桥梁工程：冻胀桥身，桥台护坡；融沉桥身；融冻剥蚀桥墩的变化水位 处；扭曲两岸桥墩的不同方向 的冻胀或融沉造成。,（5）站房：融沉冻胀,2、冻土工程基础设计原则,多年冻土地区工程建筑基础设计的原则，通常有：（1）保持冻结状态保护冻土原则；（2）允许融化原则（3）控制融化原则（4）常规原则,3、主要工程地质问题对策,（1）加强冻土工程地质样细勘察；（2）加强冻土环境保护和变化预测研究；（3）合理施工和加强施工工艺与工序的研究融沉合理提高路堤，保温层，保 温护道，防治水流侵蚀等；冻胀从控制地基土的水、土、温 出发，加上结构措施；,