東北多年凍土區域勘察測定要點

田林偉

摘 要：多年凍土是在東北小興安嶺地區中較為多發的一種地質情況，在小興安嶺中的分布較為廣泛，并且所具有的沉融性會對工程建設帶來較大的危害。為避免多年凍土區域對于工程建設的影響，需要在總結分析多年凍土工程地質特性的基礎上，做好相關多年凍土區域的地質勘察，以便在工程建設設計及施工過程中避開多年凍土區域。本文將在總結分析多年凍土區域地質特點的基礎上對如何做好小興安嶺地區的地質勘察進行分析闡述。

關鍵詞：多年凍土；地質勘察；小興安嶺

中圖分類號：P642 文獻標識碼：A

多年凍土區域是工程項目建設過程中需要規避的危險地質狀況，小興安嶺地區中廣泛分布著大量的多年凍土區域，因此在工程項目建設之初需要加強對于工程項目周邊的多年凍土地質的勘察，并通過對多年凍土的地質情況進行特性分析總結，以便為后續的多年凍土地質勘測提供一定的經驗和參考數據.

1.小興安嶺的多年凍土的分布特征

對于土體溫度≤0℃且在其中含有固態水的土體被稱為凍土，而土體在這種狀態下超過3年及3年以上的土體被稱為多年凍土。根據凍土的類型可將多年凍土分為季節性凍土和多年凍土兩大類。其中季節性凍土指的是隨時間變化的凍土，季節性凍土在小興安嶺地區的分布較為廣泛，這一季節性凍土在小興安嶺地區的分布呈現出低洼厚度大的特點，且在高崗和高緯度地區的厚度較大。而多年凍土在小興安嶺地區的分布多處于低洼地帶且周邊植被較為發達，多為灌木林地或是沼澤濕地。在長期的勘測中發現，在多年凍土區域中其周邊多分布著生長著大片藍莓的濕地或是有大片倒林區等，其中多年凍土的分布區域及分布規律有著嚴格的地貌控制特點，小興安嶺地區的多年凍土多為發育規模不大的由第四系以來寒冷的冬季凍結所形成的凍土土體，其在橫向分布為數十或是數千平米的范圍，在縱向則可以達到數米的深度。另外一些則是在長期的地質歷史時期的冰期內形成的，相較于上著其分布無論是分布的規模還是分布的深度都較大。根據多年凍土在豎直范圍內的分布情形可以將多年凍土的分布分為連續型、季凍成與無凍融層等，通過對小興安嶺地區的多年凍土情況進行統計發現，小興安嶺地區的多年凍土正在呈現出退化的狀態，其無論是發育的規模還是在發育的深度上都在逐漸地減少。

2.小興安嶺地區多年凍土所呈現出的物理特性

多年凍土狀態相較于未凍的土體不論是在物理還是在化學性質都發生了一定的變化，其中多年凍土所呈現的物理特性會受到其所含有的水分、鹽分、土質等一系列因素的影響。其中，多年凍土的物理學性能相較于原生土體有著較大的提升，造成這一現象的主要原因是由于土體中所含有的水凝結成冰后冰對土體所增強的黏結力，小興安嶺地區中所含有的多年凍土呈現出含冰量較多的特點，因此多年凍土的物理學性能也被大大加強，在凍土的特性中，多年凍土的凍脹性與融沉性受到土體土質以及土體中含冰量的影響。由于小興安嶺地區多年凍土中的含水率較高，因此導致小興安嶺地區的多年凍土中的凍脹率和融沉系數較高，會對小興安嶺地區的工程項目建設造成較大的影響。此外，小興安嶺地區的多年凍土其分布多處于山丘的低洼地帶，由于地處低洼地區，水分長期積聚在低洼地區使得此地區呈現出嚴重的淤水現象，小興安嶺地區的多年凍土區域長期處于水飽和或是過飽和的狀態，從而使得小興安嶺地區的多年凍土的凍結層的上下層級之間會存在有大量的飽和地下水，從而使得小興安嶺地區的多年凍土的凍脹和融沉的危害大為增加，由于小興安嶺地區的多年凍土的這一特性使得其對于工程建設的危害極高。

3.做好對于小興安嶺地區的多年凍土的勘察

對于小興安嶺地區的多年凍土的勘察需要與季節性凍土之間有所差別，在對于小興安嶺地區的多年凍土的勘察中首先需要選定合適的勘察時間，其中，對于小興安嶺地區的多年凍土上限其勘察時間應當在一年當中的10～11月份之間來對小興安嶺地區的多年凍土進行相關的勘察，而對于小興安嶺地區的多年凍土的下限則適宜在一年當中的3～4月份來進行勘察，由于小興安嶺地區的多年凍土在豎直方向上分布的狀態多呈現的是連續型凍土，因此在對小興安嶺地區的多年凍土進行勘察的過程中只要查清其下限即可，因此在對于小興安嶺地區的多年凍土的勘察時間可以設置與一年當中的3～4月份。在小興安嶺地區的多年凍土的勘察方法上可以使用鉆探方法、電測深法和地震折射層析法等多種方法來對小興安嶺地區的多年凍土進行勘察。在使用鉆探方法來對小興安嶺地區的多年凍土進行勘察的過程中，在鉆探至凍土層時需要采用回轉鉆進，降低鉆機的轉速來進行低壓慢速進給，在上下提鉆下鉆的過程中鉆具要盡可能的平穩以盡可能地減少活動，在完成了鉆探提鉆前可以使用高壓（需要控制在一定的范圍內）來鉆幾鉆，鉆的時間要盡可能的短以避免鉆探時間過長而導致小興安嶺地區的多年凍土層發生融化。在對小興安嶺地區的多年凍土進行勘探取巖芯的過程中要盡可能地保證巖芯處于原始的凍結狀態以便確保巖芯樣品的可靠性與穩定性，從而確保后續的小興安嶺地區的多年凍土巖芯檢測試驗指標的準確性。在完成了對于小興安嶺地區的多年凍土的鉆探勘察后需要對所取得的巖芯需要進行妥善的保管與運輸。

在使用淺層地震折射地震波法來對小興安嶺地區的多年凍土進行勘察的過程中，應當首先通過鉆探確定此地的凍土層與地表覆蓋層之間存在著明顯的差異，此為應用淺層地震折射波法的前提，此外在應用電測深法勘探小興安嶺地區的多年凍土層的過程中首先應當確定地表覆蓋層與凍土層之間存在著較為明顯的電性差異。

在應用電測深法來對小興安嶺地區的凍土層勘察數據的解釋時，如在勘察區的地下有凍土層的存在，則在使用電測深法所獲得的勘察圖形曲線上表現為K型或是HK型的曲線，根據所獲得的曲線電阻率的大小來判斷地下的凍土層是季節凍土層還是多年凍土層，然后根據前期鉆探所獲得的小興安嶺地區的凍土地球物理模型的基礎上使用電測深專用反演軟件來對其進行一維的反演，在使用軟件獲得相應的數據后在與前期的鉆孔資料進行對比以此來對小興安嶺地區的多年凍土層的上下限進行判斷，而如在地下無凍土層的存在則在電測深曲線形態上則表現為G型或是D型。根據在勘察區前期所建立的測區凍土地球物理模型在小興安嶺地區的凍土區有一高速薄層“凍土標志層”，其厚度要比測量波長小，在使用淺層地震折射波法來對其進行測量的過程中，由于這一薄層的厚度要遠遠低于介質的波長，從而使得其對于地震波的影響極其微弱，無法起到屏蔽作用，而當在地面震源激發后，所產生的地震波會穿透地表層和凍土標志層，地震波在垂直面內進行傳播的過程中當其傳播至土層和凍土層界面時則地震波會產生折射波、反射波或是透射波，根據波的傳播規律，對于小興安嶺地區的凍土的標志薄層頂的一次反射波同薄層內的各級多次波相互干涉疊加從而造成在地表層所接收到的折射波是由多次波相互干涉疊加所形成的。

4.電測深法和地震折射層析法在小興安嶺地區的多年凍土勘察中的應用

在對小興安嶺地區的多年凍土的勘察過程中首先需要使用電測深曲線類型來判斷土體中是否含有凍土，而后為測得小興安嶺地區的多年凍土的上下限可以使用淺層地震折射法來對小興安嶺地區的多年凍土的上下限來進行準確的判斷。在使用電測深曲線來對小興安嶺地區的多年凍土勘察結果進行表示，發現其全部表現為K型或是HK型則可以推斷出其出勘察區域中分布有多年凍土，在完成了對于小興安嶺地區的多年凍土區域的定性勘察后，可以使用專用的電測深反演軟件來依照測區的凍土地球物理模型來對典型曲線進行一維的反演，從而實現對于小興安嶺地區的多年凍土上、下限的精確測量。

結語

多年凍土是一種對工程項目施工影響較大的地質狀況，其所具有的融沉特性會使得工程項目的地基受到較大的影響，因此需要做好對于多年凍土的勘察。尤其是在東北小興安嶺地區，多年凍土區域分布較廣，因此需要加強對于小興安嶺區域的地質勘察，通過采用地球物理探測手段等可以較為方便、科學的完成對于所需勘察區域中的多年凍土分布情況的勘察，并在使用地球物理探測手段的基礎上使用電測深法和地震折射波法來對所勘察區域的多年凍土分布情況及分布深度來進行綜合的解釋，從而實現對于勘察區域中的多年凍土的分布區域、分布的上、下限等的測定，從而為后續的工程項目施工等提供可供參考的詳實的勘察數據。

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