青海省木里地區(qū)多年凍土工程地質(zhì)勘察淺析

■李春陽(yáng)嚴(yán)慧珺賈升安

（1青海省水文地質(zhì)及地?zé)岬刭|(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院）青海西寧810008；2青海省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站青海西寧810001）

青海省木里地區(qū)多年凍土工程地質(zhì)勘察淺析

■李春陽(yáng)1嚴(yán)慧珺2賈升安1

（1青海省水文地質(zhì)及地?zé)岬刭|(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院）青海西寧810008；2青海省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站青海西寧810001）

在青藏高原地區(qū)，多年凍土面積占總面積一半以上。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，工程地質(zhì)勘察項(xiàng)目逐漸向青藏高原腹地發(fā)展，故多年凍土工程地質(zhì)勘察問(wèn)題日益突出。青海木里地區(qū)地處青藏高原腹地，地勢(shì)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(guò)淺析該地區(qū)季節(jié)性凍土凍脹性、多年凍土融沉性、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、基礎(chǔ)建議，來(lái)對(duì)今后該地區(qū)乃至青藏高原多年凍土地區(qū)的工程地質(zhì)勘察提供有意義的參考價(jià)值。

青海木里多年凍土工程地質(zhì)勘察通風(fēng)基礎(chǔ)

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(duì)于青藏高原地區(qū)工程地質(zhì)勘察問(wèn)題來(lái)講，多年凍土的工程地質(zhì)勘察問(wèn)題最為普遍也最為重要。

青海木里地區(qū)地處青藏高原腹地，地勢(shì)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(qū)多年凍土工程地質(zhì)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(jīng)驗(yàn)，對(duì)今后該地區(qū)乃至青藏高原多年凍土地區(qū)的工程地質(zhì)勘察工作有重要的參考價(jià)值。

2　自然地理概況

2.1地理位置

青海省木里地區(qū)位于青海省海西蒙古族藏族自治州天峻縣木里鄉(xiāng)境內(nèi)，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(qū)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(fā)量1049.9mm。該區(qū)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(qū)內(nèi)分布的水系主要為阿子溝。阿子溝發(fā)源于大通山北麓木里盆地，區(qū)內(nèi)干流長(zhǎng)約172km，流域面積約5000km2，為黃河二級(jí)支流。

2.4水文地質(zhì)條件

凍結(jié)層上水是區(qū)內(nèi)多年凍土區(qū)最普遍和最常見(jiàn)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(zhì)劃分，區(qū)內(nèi)凍結(jié)層上水為第四紀(jì)松散巖類凍結(jié)層上孔隙潛水，含水層巖性為第四紀(jì)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(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水和冰雪消融入滲補(bǔ)給，富水性較差，據(jù)前人資料，單井計(jì)算涌水量小于100m3/d。

3　工程地質(zhì)條件

3.1地形地貌

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

3.2地層巖性

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，多年凍土地區(qū)地層劃分時(shí)必須要分季節(jié)性凍土和多年凍土。該區(qū)地層主要有（1）季節(jié)性凍土：①┒1第四紀(jì)沖洪積粉土，②1第四紀(jì)冰水堆積角礫；（2）多年凍土：①2第四紀(jì)沖洪積粉土，②2第四紀(jì)冰水堆積角礫。

3.3季節(jié)性凍土特征

據(jù)區(qū)域資料并結(jié)合本次工作資料，木里地區(qū)的季節(jié)性凍土深度為2.5-2.8m。區(qū)內(nèi)季節(jié)性凍土地層主要為①1第四紀(jì)沖洪積粉土，②1第四紀(jì)冰水堆積角礫。①1第四紀(jì)沖洪積粉土中冰結(jié)構(gòu)主要為針狀、薄層狀冰；②1第四紀(jì)冰水堆積角礫中冰結(jié)構(gòu)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(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探揭露，場(chǎng)地最大融深為2.8m（8月份下旬揭露厚度），根據(jù)計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)融深1.879m，設(shè)計(jì)融深2.198m。區(qū)內(nèi)多年凍土地層主要為①2第四紀(jì)沖洪積粉土，②2第四紀(jì)冰水堆積角礫。①2第四紀(jì)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(dǎo)熱系數(shù)λ為0.98W/（m·℃）。導(dǎo)溫系數(shù)a為1.96×103m2/h，容積熱容量c為1865.8kj/（m3·℃）。②2第四紀(jì)冰水堆積角礫融化后潮濕程度濕，凍土類型為多冰凍土，導(dǎo)熱系數(shù)λ為1.14W/（m·℃），導(dǎo)溫系數(shù)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(zhì)勘察淺析

4.1季節(jié)性凍土凍脹性評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)凍脹性是指針對(duì)季節(jié)性凍土，主要評(píng)價(jià)指標(biāo)為含水量，粗顆粒土還需考慮充填物含量。該區(qū)內(nèi)季節(jié)性凍土①1第四紀(jì)沖洪積粉土含水率22.1%，平均凍脹率3.5＜η≤6%，凍脹等級(jí)Ⅲ級(jí)，凍脹類別為凍脹；②1第四紀(jì)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(jí)Ⅰ級(jí)，凍脹類別為不凍脹。

4.2多年凍土融沉性評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)融沉性是指針對(duì)多年凍土，主要評(píng)價(jià)指標(biāo)為含水量，粗顆粒土還需考慮充填物含量。該區(qū)內(nèi)多年凍土①2第四紀(jì)沖洪積粉土含水率22.1%，平均融沉系數(shù)3＜δ┒0≤10，融沉等級(jí)Ⅲ級(jí)，融沉類別為融沉；②2第四紀(jì)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(shù)1＜δ┒0≤3，融沉等級(jí)Ⅱ級(jí)，融沉類別為弱融沉。

4.3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

（1）含水量試驗(yàn)：多年凍土地區(qū)很多工程地質(zhì)評(píng)價(jià)都需要含水量值，并且含水量值的準(zhǔn)確與否直接影響工程地質(zhì)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，故建議含水量試驗(yàn)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。因?yàn)槎嗄陜鐾恋貐^(qū)取樣后若帶回室內(nèi)試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，會(huì)影響到整個(gè)工程的評(píng)價(jià)。

（2）地溫測(cè)試：由于多年凍土地區(qū)需要提供地溫特征值，故地溫測(cè)試不可或缺。對(duì)于工民建及市政工程來(lái)說(shuō)，根據(jù)實(shí)際情況可采用溫度計(jì)懸吊測(cè)量地溫，分別計(jì)算孔深范圍內(nèi)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(jì)算，根據(jù)實(shí)際情況可調(diào)整深度。

4.4基礎(chǔ)建議

在多年凍土地區(qū)，經(jīng)過(guò)調(diào)查與走訪，對(duì)于工民建建筑物基礎(chǔ)形式建議采用樁基通風(fēng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，即在擬建建筑物與地表之間設(shè)一高1.0m以上的通風(fēng)帶，將建筑物架空，防止建筑物內(nèi)的熱量沿建筑物傳入地下，破壞了凍土，導(dǎo)致基礎(chǔ)沉陷。此方法在青海木里地區(qū)已經(jīng)使用，效果顯著。

由于場(chǎng)地區(qū)屬于多年凍土區(qū)，采用樁基礎(chǔ)時(shí)，季節(jié)性凍土層有凍脹土?xí)r，融化沉降時(shí)引起樁側(cè)負(fù)摩阻力，所以應(yīng)當(dāng)考慮樁側(cè)負(fù)摩阻力。

［1］李廣杰.工程地質(zhì)學(xué).［M］.吉林大學(xué)出版社，2004

［2］夢(mèng)祥連.青藏高原多年凍土工程地質(zhì)勘察.［J］.鐵道勘察，2006

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

［4］劉爭(zhēng)平.多年凍土區(qū)地溫測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)研究.［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2009

［5］凍土工程地質(zhì)勘察規(guī)范（GB50324-2014）

P624［文獻(xiàn)碼］ B

1000-405X（2016）-8-263-1