青海省木里地区多年冻土工程地质勘察浅析

■李春阳严慧珺贾升安

（1青海省水文地质及地热地质重点实验室（青海省水文地质工程地质环境地质调查院）青海西宁810008；2青海省地质环境监测总站青海西宁810001）

青海省木里地区多年冻土工程地质勘察浅析

■李春阳1严慧珺2贾升安1

（1青海省水文地质及地热地质重点实验室（青海省水文地质工程地质环境地质调查院）青海西宁810008；2青海省地质环境监测总站青海西宁810001）

在青藏高原地区，多年冻土面积占总面积一半以上。随着国家经济持续发展，工程地质勘察项目逐渐向青藏高原腹地发展，故多年冻土工程地质勘察问题日益突出。青海木里地区地处青藏高原腹地，地势高亢，气候寒冷，冻土层广泛分布，属于高海拔性多年冻土（岩）。通过浅析该地区季节性冻土冻胀性、多年冻土融沉性、现场试验、基础建议，来对今后该地区乃至青藏高原多年冻土地区的工程地质勘察提供有意义的参考价值。

青海木里多年冻土工程地质勘察通风基础

1　引言

青藏高原多年冻土面积约1401×103km2，占青藏高原总面积的54.3%。故对于青藏高原地区工程地质勘察问题来讲，多年冻土的工程地质勘察问题最为普遍也最为重要。

青海木里地区地处青藏高原腹地，地势高亢，气候寒冷，冻土层广泛分布，属于高海拔性多年冻土（岩）。由于以往青海木里地区多年冻土工程地质勘察工作较少，所以本次工作汲取青藏公路、青藏铁路等勘察经验，对今后该地区乃至青藏高原多年冻土地区的工程地质勘察工作有重要的参考价值。

2　自然地理概况

2.1地理位置

青海省木里地区位于青海省海西蒙古族藏族自治州天峻县木里乡境内，北距天峻县220km，南距刚察县110km，总体交通条件较差。

2.2气象

木里地区地处高寒地带，年平均气温在0℃以下，最低气温为-35.6℃，最高气温为19.8℃，年平均气温为-4.2℃。年降雨量为477.1mm，多集中在6、7、8月。年蒸发量1049.9mm。该区具气温低，海拔高，降雪量多等青藏高原高寒气候特征。

2.3水文

区内分布的水系主要为阿子沟。阿子沟发源于大通山北麓木里盆地，区内干流长约172km，流域面积约5000km2，为黄河二级支流。

2.4水文地质条件

冻结层上水是区内多年冻土区最普遍和最常见的一种地下水类型，它具有上层滞水和潜水的基本特征。按地下水的赋存条件和水理性质划分，区内冻结层上水为第四纪松散岩类冻结层上孔隙潜水，含水层岩性为第四纪冰水堆积碎石，但该层地下水出露地表，其水位埋深受微地貌控制，深0.5～2m，补给来源主要为大气降水和冰雪消融入渗补给，富水性较差，据前人资料，单井计算涌水量小于100m3/d。

3　工程地质条件

3.1地形地貌

木里地区主要地貌类型为高海拔低山丘陵区和冲洪积平原区。区内以冰川堆积为主，受冰胀、冰、雪、风、水等影响，冻胀丘及热融坑遍布场区，地表均为疙瘩状草沼湿地覆盖。

3.2地层岩性

根据现场经验总结，多年冻土地区地层划分时必须要分季节性冻土和多年冻土。该区地层主要有（1）季节性冻土：①┒1第四纪冲洪积粉土，②1第四纪冰水堆积角砾；（2）多年冻土：①2第四纪冲洪积粉土，②2第四纪冰水堆积角砾。

3.3季节性冻土特征

据区域资料并结合本次工作资料，木里地区的季节性冻土深度为2.5-2.8m。区内季节性冻土地层主要为①1第四纪冲洪积粉土，②1第四纪冰水堆积角砾。①1第四纪冲洪积粉土中冰结构主要为针状、薄层状冰；②1第四纪冰水堆积角砾中冰结构主要为针状、片状、薄层状冰，融化层潮湿程度为湿。

3.4多年冻土特征

据现场钻探揭露，场地最大融深为2.8m（8月份下旬揭露厚度），根据计算，标准融深1.879m，设计融深2.198m。区内多年冻土地层主要为①2第四纪冲洪积粉土，②2第四纪冰水堆积角砾。①2第四纪冲洪积粉土融化后潮湿程度为潮湿～湿，冻土类型为多冰冻土，导热系数λ为0.98W/（m·℃）。导温系数a为1.96×103m2/h，容积热容量c为1865.8kj/（m3·℃）。②2第四纪冰水堆积角砾融化后潮湿程度湿，冻土类型为多冰冻土，导热系数λ为1.14W/（m·℃），导温系数a为2.39×103m2/h，容积热容量c为1674.2kj/（m3·℃）。

4　多年冻土工程地质勘察浅析

4.1季节性冻土冻胀性评价

评价冻胀性是指针对季节性冻土，主要评价指标为含水量，粗颗粒土还需考虑充填物含量。该区内季节性冻土①1第四纪冲洪积粉土含水率22.1%，平均冻胀率3.5＜η≤6%，冻胀等级Ⅲ级，冻胀类别为冻胀；②1第四纪冰水堆积角砾含水率11.2%，粒径＜0.074mm的含量＜15%，平均冻胀率η≤1%，冻胀等级Ⅰ级，冻胀类别为不冻胀。

4.2多年冻土融沉性评价

评价融沉性是指针对多年冻土，主要评价指标为含水量，粗颗粒土还需考虑充填物含量。该区内多年冻土①2第四纪冲洪积粉土含水率22.1%，平均融沉系数3＜δ┒0≤10，融沉等级Ⅲ级，融沉类别为融沉；②2第四纪冰水堆积角砾含水率11.2%，粒径＜0.074mm的含量＜15%。平均融沉系数1＜δ┒0≤3，融沉等级Ⅱ级，融沉类别为弱融沉。

4.3现场试验

（1）含水量试验：多年冻土地区很多工程地质评价都需要含水量值，并且含水量值的准确与否直接影响工程地质评价的准确性，故建议含水量试验在现场进行。因为多年冻土地区取样后若带回室内试验，实验数据不够准确，会影响到整个工程的评价。

（2）地温测试：由于多年冻土地区需要提供地温特征值，故地温测试不可或缺。对于工民建及市政工程来说，根据实际情况可采用温度计悬吊测量地温，分别计算孔深范围内平均地温值、年最高地温值、年最低地温值、地温年变化深度处的地温。建议2.0m以上受地面温度影响大，不做计算，根据实际情况可调整深度。

4.4基础建议

在多年冻土地区，经过调查与走访，对于工民建建筑物基础形式建议采用桩基通风基础设计，即在拟建建筑物与地表之间设一高1.0m以上的通风带，将建筑物架空，防止建筑物内的热量沿建筑物传入地下，破坏了冻土，导致基础沉陷。此方法在青海木里地区已经使用，效果显著。

由于场地区属于多年冻土区，采用桩基础时，季节性冻土层有冻胀土时，融化沉降时引起桩侧负摩阻力，所以应当考虑桩侧负摩阻力。

［1］李广杰.工程地质学.［M］.吉林大学出版社，2004

［2］梦祥连.青藏高原多年冻土工程地质勘察.［J］.铁道勘察，2006

［3］丁靖康，韩龙武，李永强.青藏铁路多年冻土工程特性与冻土工程.［J］.铁道工程学报，2005

［4］刘争平.多年冻土区地温测试关键技术研究.［J］.铁道工程学报，2009

［5］冻土工程地质勘察规范（GB50324-2014）

P624［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-263-1