小兴安岭地区的多年退化性冻土研究.docVIP

五汤公路多年退化性冻土挖除研究 课题研究报告 编制单位：伊春市交通路桥建筑有限公司 五汤公路第一标段项目经理部 二0 0 五年九月 目 录 1.1 工程概况………………………………………………3 1.2 小兴安岭多年退化性冻土的分布及特征……………4 1.3 道路冻土工程地质类型的划分………………………11 1.4 多年冻土对构造物的危害……………………………11 1.5 五汤公路沿线多年冻土的分布、工程地质特征、地基稳定性的评价 …………………………………………………12 1.6 多年退化性冻土挖除试验……………………………16 1.7 对多年冻土地区路基设计的几点认识………………24 附多年冻土挖除现场实地照片 1.1工程概况 黑龙江省小兴安岭地区是我国高纬度多年退化性冻土主要分布地区之一。小兴安岭多年退化性冻土属高温多年冻土不稳定冻土地质类型，多年冻土的热融沉对路基的影响，一是稳定性问题，二是变形问题，这是工程地质中的技术难题。本文主要探讨分析小兴安岭地区多年退化性冻土的分布和特征等问题，以及多年退化性冻土挖除试验段的试验情况，试图加深探讨对多年退化性冻土的认识，研究探索挖除多年退化性冻土的技术，这将对保证工程质量具有重要的义意。 多年退化性冻土是我省北部地区筑路过程中遇到的技术难题之一。由于近年来高等级路面公路逐年向北部边远地区发展，因此工程地质中多年退化性冻土问题越来越引起重视。多年退化性冻土在小兴安岭地区修筑哈伊、鹤伊、伊五以及北黑公路时相继发生。目前修建的伊嘉公路五营至汤旺河段是小兴安岭地区多年退化性冻土在冻土工程地质中最典型、最严重的区域。多年退化性冻土主要的公路工程地质问题是多年冻土的热融，导致公路路基产生较大的不均匀沉 图1 东北地区大小兴安岭多年冻土分区图 小兴安岭多年冻土的南界线在年平均气温1℃～－1℃之间通过。根据有关资料和多年的实践，小兴安岭地区（伊春市境内）多年冻土南界从铁力北关开始位于北纬47005′，路经带岭、南岔、金山屯以北，向北东方向嘉荫和萝北之间延伸，到达黑龙江沿岸，进入俄罗斯境内，见伊春市境内多年冻土分布图2。 图2 伊春市境内多年冻土分布界线图 在中国冻土分布图中可以看出（章伯良、周幼吾1975年编），我省多年冻土分布并不是与纬度平行的，而是呈“W”型分布，小兴安岭多年冻土处在“W”型突出部位，即向南弯绕，这是由于小兴安岭特殊的地形、地貌所致。同时小兴安岭南界多年冻土线与年平均气温0℃等值线相吻合，见年平均气温等值线分布图3，这也是经实地考察对照的结果。 图3 年平均气温等值线分布图 多年冻土在水平分布上，自黑龙江最北端向南由连续、断续至消失，在垂直分布上由厚层退化至薄层而消没。 根据地质时期和历史时期的气候变迁，有关研究表明，小兴安岭地区多年冻土是晚更新世与新冰期寒冷气候的产物。小兴安岭多年冻土具有地温高、厚度小、不稳定、对工程危害大的特点，主要有以下几个特征： 1、在平面上多年冻土被非多年冻土岛分割、包围而呈不连续状态，常称岛状冻土，当地老百姓叫“常年冻”。在垂直方向上经钻探和坑探季节性冻土与多年冻土上限是衔接的。但是在多年冻土融区，由于多年冻土的退化，上限严重下移，可能出现在垂直方向上不连续的状态，如在伊春区附近沟谷中多年冻土在3m以下埋深退化仅剩50cm厚度。 2、小兴安岭多年冻土处在强烈的多年冻土退化区。经钻探在伊春区附近花果山沟谷中多年冻土厚度退化至仅剩0.5m。在伊春上甘岭、红星林业局伊嘉公路旁有多年冻土热融坑和热融沟。翠峦林业局解放经营所哈伊公路45km处有热融湖。这些迹象表明小兴安岭多年冻土是处于强烈的退化趋势。五汤公路k8+950～k21+400是多年冻土分布最多的地段，其中多年冻土断断续续在平面上是不相连续的，冻土岛与非冻土岛之间的土质条件并无明显的差异，显见该孤残冻土岛应是近期冻土退化后的残留部分。 根据气象资料表明，年平均气温的变化趋势是在升高。 我省北部地区从1980年到1999年的年平均气温据统计升高了1.7 ℃。 这也是多年冻土退化的主要原因。 3、小兴安岭地区多年冻土带的轮廓线形态即多年冻土带的南界摆动在年平均气温等值线1.0～-1℃之间。这是由于受地表层土壤含水量较大，地表水丰富，塔头草炭层阻碍了地温升高，延缓了多年冻土的退化速度，形成温度位移所至，所以多年冻土岛会在年平均气温0℃地区存在。 4、目前小兴安岭多年冻土仅分布在沟谷谷地及支谷地带，这是零星残存的多年冻土。据有关资料和观测表明，谷底年平均气温要比山岭低3～4℃。沟谷地带发育着以塔头草为主的喜水草甸植物，沼泽湿地在本线路所经之地普遍，尤以河流阶地，沟谷、支谷最为发育。在平绶