青海省木里地區多年凍土工程地質勘察淺析

■李春陽嚴慧珺賈升安

（1青海省水文地質及地熱地質重點實驗室（青海省水文地質工程地質環境地質調查院）青海西寧810008；2青海省地質環境監測總站青海西寧810001）

青海省木里地區多年凍土工程地質勘察淺析

■李春陽1嚴慧珺2賈升安1

（1青海省水文地質及地熱地質重點實驗室（青海省水文地質工程地質環境地質調查院）青海西寧810008；2青海省地質環境監測總站青海西寧810001）

在青藏高原地區，多年凍土面積占總面積一半以上。隨著國家經濟持續發展，工程地質勘察項目逐漸向青藏高原腹地發展，故多年凍土工程地質勘察問題日益突出。青海木里地區地處青藏高原腹地，地勢高亢，氣候寒冷，凍土層廣泛分布，屬于高海拔性多年凍土（巖）。通過淺析該地區季節性凍土凍脹性、多年凍土融沉性、現場試驗、基礎建議，來對今后該地區乃至青藏高原多年凍土地區的工程地質勘察提供有意義的參考價值。

青海木里多年凍土工程地質勘察通風基礎

1　引言

青藏高原多年凍土面積約1401×103km2，占青藏高原總面積的54.3%。故對于青藏高原地區工程地質勘察問題來講，多年凍土的工程地質勘察問題最為普遍也最為重要。

青海木里地區地處青藏高原腹地，地勢高亢，氣候寒冷，凍土層廣泛分布，屬于高海拔性多年凍土（巖）。由于以往青海木里地區多年凍土工程地質勘察工作較少，所以本次工作汲取青藏公路、青藏鐵路等勘察經驗，對今后該地區乃至青藏高原多年凍土地區的工程地質勘察工作有重要的參考價值。

2　自然地理概況

2.1地理位置

青海省木里地區位于青海省海西蒙古族藏族自治州天峻縣木里鄉境內，北距天峻縣220km，南距剛察縣110km，總體交通條件較差。

2.2氣象

木里地區地處高寒地帶，年平均氣溫在0℃以下，最低氣溫為-35.6℃，最高氣溫為19.8℃，年平均氣溫為-4.2℃。年降雨量為477.1mm，多集中在6、7、8月。年蒸發量1049.9mm。該區具氣溫低，海拔高，降雪量多等青藏高原高寒氣候特征。

2.3水文

區內分布的水系主要為阿子溝。阿子溝發源于大通山北麓木里盆地，區內干流長約172km，流域面積約5000km2，為黃河二級支流。

2.4水文地質條件

凍結層上水是區內多年凍土區最普遍和最常見的一種地下水類型，它具有上層滯水和潛水的基本特征。按地下水的賦存條件和水理性質劃分，區內凍結層上水為第四紀松散巖類凍結層上孔隙潛水，含水層巖性為第四紀冰水堆積碎石，但該層地下水出露地表，其水位埋深受微地貌控制，深0.5～2m，補給來源主要為大氣降水和冰雪消融入滲補給，富水性較差，據前人資料，單井計算涌水量小于100m3/d。

3　工程地質條件

3.1地形地貌

木里地區主要地貌類型為高海拔低山丘陵區和沖洪積平原區。區內以冰川堆積為主，受冰脹、冰、雪、風、水等影響，凍脹丘及熱融坑遍布場區，地表均為疙瘩狀草沼濕地覆蓋。

3.2地層巖性

根據現場經驗總結，多年凍土地區地層劃分時必須要分季節性凍土和多年凍土。該區地層主要有（1）季節性凍土：①┒1第四紀沖洪積粉土，②1第四紀冰水堆積角礫；（2）多年凍土：①2第四紀沖洪積粉土，②2第四紀冰水堆積角礫。

3.3季節性凍土特征

據區域資料并結合本次工作資料，木里地區的季節性凍土深度為2.5-2.8m。區內季節性凍土地層主要為①1第四紀沖洪積粉土，②1第四紀冰水堆積角礫。①1第四紀沖洪積粉土中冰結構主要為針狀、薄層狀冰；②1第四紀冰水堆積角礫中冰結構主要為針狀、片狀、薄層狀冰，融化層潮濕程度為濕。

3.4多年凍土特征

據現場鉆探揭露，場地最大融深為2.8m（8月份下旬揭露厚度），根據計算，標準融深1.879m，設計融深2.198m。區內多年凍土地層主要為①2第四紀沖洪積粉土，②2第四紀冰水堆積角礫。①2第四紀沖洪積粉土融化后潮濕程度為潮濕～濕，凍土類型為多冰凍土，導熱系數λ為0.98W/（m·℃）。導溫系數a為1.96×103m2/h，容積熱容量c為1865.8kj/（m3·℃）。②2第四紀冰水堆積角礫融化后潮濕程度濕，凍土類型為多冰凍土，導熱系數λ為1.14W/（m·℃），導溫系數a為2.39×103m2/h，容積熱容量c為1674.2kj/（m3·℃）。

4　多年凍土工程地質勘察淺析

4.1季節性凍土凍脹性評價

評價凍脹性是指針對季節性凍土，主要評價指標為含水量，粗顆粒土還需考慮充填物含量。該區內季節性凍土①1第四紀沖洪積粉土含水率22.1%，平均凍脹率3.5＜η≤6%，凍脹等級Ⅲ級，凍脹類別為凍脹；②1第四紀冰水堆積角礫含水率11.2%，粒徑＜0.074mm的含量＜15%，平均凍脹率η≤1%，凍脹等級Ⅰ級，凍脹類別為不凍脹。

4.2多年凍土融沉性評價

評價融沉性是指針對多年凍土，主要評價指標為含水量，粗顆粒土還需考慮充填物含量。該區內多年凍土①2第四紀沖洪積粉土含水率22.1%，平均融沉系數3＜δ┒0≤10，融沉等級Ⅲ級，融沉類別為融沉；②2第四紀冰水堆積角礫含水率11.2%，粒徑＜0.074mm的含量＜15%。平均融沉系數1＜δ┒0≤3，融沉等級Ⅱ級，融沉類別為弱融沉。

4.3現場試驗

（1）含水量試驗：多年凍土地區很多工程地質評價都需要含水量值，并且含水量值的準確與否直接影響工程地質評價的準確性，故建議含水量試驗在現場進行。因為多年凍土地區取樣后若帶回室內試驗，實驗數據不夠準確，會影響到整個工程的評價。

（2）地溫測試：由于多年凍土地區需要提供地溫特征值，故地溫測試不可或缺。對于工民建及市政工程來說，根據實際情況可采用溫度計懸吊測量地溫，分別計算孔深范圍內平均地溫值、年最高地溫值、年最低地溫值、地溫年變化深度處的地溫。建議2.0m以上受地面溫度影響大，不做計算，根據實際情況可調整深度。

4.4基礎建議

在多年凍土地區，經過調查與走訪，對于工民建建筑物基礎形式建議采用樁基通風基礎設計，即在擬建建筑物與地表之間設一高1.0m以上的通風帶，將建筑物架空，防止建筑物內的熱量沿建筑物傳入地下，破壞了凍土，導致基礎沉陷。此方法在青海木里地區已經使用，效果顯著。

由于場地區屬于多年凍土區，采用樁基礎時，季節性凍土層有凍脹土時，融化沉降時引起樁側負摩阻力，所以應當考慮樁側負摩阻力。

［1］李廣杰.工程地質學.［M］.吉林大學出版社，2004

［2］夢祥連.青藏高原多年凍土工程地質勘察.［J］.鐵道勘察，2006

［3］丁靖康，韓龍武，李永強.青藏鐵路多年凍土工程特性與凍土工程.［J］.鐵道工程學報，2005

［4］劉爭平.多年凍土區地溫測試關鍵技術研究.［J］.鐵道工程學報，2009

［5］凍土工程地質勘察規范（GB50324-2014）

P624［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-263-1