通过回顾全球范围内冻土的分布、特性及其退化趋势,进一步探讨了气候变暖、地面工程活动及土地利用变化对冻土环境的影响。目前受人类活动与气候变暖的双重影响,出现生态系统的破坏、水资源的变化和地质灾害的增加现象,还对村镇饮水安全和基础设施安全构成威胁,对地区乃至全球环境安全构成了严峻挑战。文章强调了采取有效的环境保护措施和气候适应策略的迫切性,旨在为政策制定者和研究者提供科学依据和建议,以缓解和适应这些变化。
内蒙古东北部拉布达林盆地是我国陆域高纬度冻土型天然气水合物重要潜在分布区,有望成为祁连山木里高海拔冻土型天然气水合物的互补类型,具重要调查研究价值。目前该区天然气水合物调查研究程度较低,2023年内蒙古自治区地质调查研究院首次在该区部署两口天然气水合物探井。以资料较为齐全的ST-1井为例开展综合分析与区域对比研究,旨在总结各种可能与天然气水合物相关的异常现象,分析天然气水合物形成的有利条件,指出研究区天然气水合物-浅层气系统的共生模式。研究显示:(1)本次钻探中发现岩心表面冒泡现象、井涌现象、烃类气测和岩心解吸气高含量异常现象、自生方解石伴生产出现象等,可能与天然气水合物直接或间接相关。(2)岩心解吸气组成主要为CH4,次为CO2,还含少量C2H6,主要以煤型气来源为主,可能还含少部分微生物成因气及热解成因混合气。(3)钻遇的下白垩统大磨拐河组(K1d)有机碳含量在3.16%~31.19%间,平均12.48%,生烃潜量在1.50~113.78 mg/g间,平均45.50 mg/...
随着气候临界点的迫近,多年冻土两层分层体系的局限性日益凸显,因此有必要单独考虑多年冻土上部即过渡带的特殊性质.通过系统梳理已有研究发现:(1)过渡带是多年冻土区内成冰和过剩冰的主要分布带,广泛分布于粉黏土中及部分细粒多孔且冻结敏感性强的风化基岩地带,地下冰多为分凝冰、脉冰和大块冰,冷生构造主要为透镜状、层状、网状和斑杂状等,其变化与热融沉陷和斜坡地带热融滑塌、融冻泥流和活动层滑脱等现象密切相关;(2)其蕴含的丰富有机质和腐殖质常与多年冻土的加积和重复分凝成冰过程伴生,是重建冻土形成时气候与环境的可靠替代性指标;(3)多年冻土退化的程度和幅度与过渡带的厚度、冷生构造、地下冰和有机质含量等内在性质密不可分,呈现极强的时空异质性,其因地下冰巨大相变潜热效应而减缓甚至阻抗多年冻土退化,但一旦融化即产生临界点效应,由此多年冻土退化加速,热喀斯特现象激增,并造成上覆工程构筑物失稳.因此,亟待开展包含过渡带的气候环境重建、生态水文效应、力学性能和结构性质的演化与冻土精准模拟研究.
针对盐渍土产生的盐溶、盐胀及季节性冻土的冻胀、融沉等问题,以甘肃某电力工程为例,对盐渍化冻土地区电厂建构筑物工程地质特性及地基处理方案进行了分析研究,为后续处理盐渍化冻土这一特殊地质地基提供依据。
依托省道224线二道沟兵站至治多县公路改建工程,综合利用工程地质调绘、地质钻探、原位试验等勘察手段,基本查清沿线连续多年冻土类型、特征及工程地质条件,并针对多年冻土道路常见的翻浆、融沉问题,提出可供选择的工程防治措施。勘察结果为新建或改建公路的线路避绕或治理提供地质依据,也为构筑物结构和基础类型提供必要地质资料。
气候变暖为冻土区域的工程建设带来更多不确定性,查明冻土的地质成因及其融沉特性对于工程选址以及工法选择等尤为重要。本文以南天山地区的苏力间沟内分布的山地冻土为研究对象,通过钻探、高密度电法、地温监测以及室内试验等,查明该区域冻土的空间分布,剖析冻土形成条件和形成机理模式,揭示其融沉特性及影响因素。结果表明:苏力间沟内多年冻土和季节性冻土均有分布,季节性冻土和不连续多年冻土主要分布在左岸,即阳坡坡麓;连续多年冻土主要分布在苏力间河右岸,即阴坡坡麓;冻土层分布深度和厚度不均匀,多分布在1.9~2.7 m厚的表土下,厚约1.5~10 m;在冻土地质成因模式上分为阴坡富水低温成因模式和阳坡坡面汇流成因模式;苏力间沟多年冻土区的融沉系数介于0.39%和91.25%之间,其中连续多年冻土区的融沉系数多值区间在42.5%和68.75%之间,平均值为55.62%;苏力间沟多年冻土融沉系数与总含水率、天然密度、干密度、天然孔隙比和液性指数相关性较高,皮尔森相关系数均达0.8以上。
本文对青藏公路年平均地温、含冰量和多年冻土区公路病害的相关性开展了统计分析,将多年冻土工程地质条件划分为稳定、较稳定、不稳定和极不稳定四种类型。以G109线青藏公路、G214线青康公路、天峻~木里公路为例,基于三条公路典型病害数据和病发路段工程地质条件的对照分析,验证了本文多年冻土工程地质稳定性分区方案的可靠性,并依据该分区方案划分了G214沿线多年冻土工程地质条件。上述分区方案和分区结果可望为该区域公路工程建设提供参考。
为了给井筒开凿施工提供参数依据,结合西庞新风井井筒检查钻孔,进行了新生界常规土工及冻土试验及数据研究,总结出了该区松散地层冻土蠕变特性经验公式。结果表明:该井筒新生界以砂质黏土及黏土质砂层为主,凿井过程中冻结壁的平均温度应低于-10℃。试验成果可以为新风井及该区域内相似工程地质特征地层井筒冻结设计及施工提供工程地质依据。
由于高原公路冻土层较厚,土质坚硬,存在较多细小缝隙,形成冻土灾害,而传统数值模拟技术设置的限制条件没有达到边界极限,导致模拟冻土地质水汽热耦合运移数据出现断层。为了解决以上问题,采用模拟技术计算水汽热耦合冻土的运移数值。本文采用考虑地下水对土壤水汽热耦合运移影响参数的新数值模拟技术,利用插值法,计算影响水汽热耦合运移的参数;根据冻土赋存状态,分析高原公路冻土的水汽运移规律;引入变异系数,设置公路冻土层水汽运移初始条件和边界条件;使用连续性方程描述冻土缝隙间的水汽热耦合运移,实现对运移数值的模拟。结果表明:所研究的数值模拟技术,设置的限制条件达到最大极限值,获取的水汽热耦合运移数据,更具备连贯性特征。由此可见,考虑到冻土地质特性,该技术可应用于高寒地区高原公路土地水汽热耦合运移分析。