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绪论1

第一章 冻土分布定名及勘测要求9

1.1 我国冻土的分布9

1.1.1 我国冻土分布总体格局9

1.1.2 冻土分布与环境因素的关系12

1.1.3 多年冻土下界高度与雪线高度的关系17

1.2 冻土定名、分类描述及勘测要求18

1.2.1 美国工程土的定名分类系统及勘测要求19

1.2.2 原苏联的冻土定名分类及勘测要求28

1.2.3 我国的冻土定名分类及勘测要求32

第二章 冻土的基本物理性质39

2.1 冻土的物质组成及其相互关系39

2.2 土的持水性41

2.3 冻土中的未冻水含量及其影响因素和确定方法43

2.3.1 土质对未冻水含量的影响43

2.3.2 多晶冰中的未冻水含量46

2.3.3 盐类和浓度对未冻水含量的影响48

2.3.4 冻融过程对未冻水含量的影响58

2.3.5 外载对未冻水含量的影响59

2.3.6 确定未冻水含量的快速方法60

2.3.7 含盐冻土中未冻水含量预报模式的建立62

2.4.1 土水势及其分量69

2.4 土水势69

2.4.2 土水势的影响因素71

2.5 热交换系数及其影响因素75

2.5.1 容积热容量及其影响因素75

2.5.2 导热系数及其影响因素77

2.5.3 导温系数(热扩散系数)及其影响因素83

2.5.4 相变热86

2.5.5 根据土物理指标求取计算热参数86

2.6.1 微分水容量及其影响因素91

2.6 质交换系数及其影响因素91

2.6.2 导湿系数及其影响因素92

2.6.3 扩散系数及其影响因素97

第三章 温度在地中的传播99

3.1 地温99

3.1.1 地面温度99

3.1.2 地面温度向地中传播103

3.1.3 热传导问题的数学描写105

3.2 地中温度场的计算108

3.2.1 一维平壁稳定温度场计算108

3.2.2 冻土地温特征值计算110

3.3 土的季节冻结和融化112

3.3.1 土中水冻结的时间和空间过程112

3.3.2 土的冻结和融化温度113

3.3.3 土的季节冻结和融化计算115

3.4 多年冻土区地温状况(以青藏高原为例)119

3.5 地面扰动及地面温度长期变化对地温的影响122

第四章 未冻水动力学原理125

4.1 概述125

4.2.1 开放系统饱水正冻土中的水分迁移130

4.2 正冻土中的水分迁移130

4.2.2 封闭系统正冻土中的水分迁移135

4.2.3 非饱和正冻土在不同地下水位情况下水分迁移的现场观测140

4.3 封闭系统已冻土中的水分迁移145

4.4 封闭系统正融土中的水分迁移152

4.5 含盐正冻土和已冻土中的离子迁移155

4.5.1 溶液冻结时盐冰脱盐和未冻溶液浓缩作用155

4.5.2 封闭系统非饱和含盐正冻土中的离子迁移156

4.5.3 开放系统饱和含盐正冻土中的盐分迁移160

4.5.4 天然条件下盐分迁移的试验观测162

4.6.1 单向冻结过程中土颗粒垂向位移的热筛效应及对流迁移假说164

4.6 单向冻结时土颗粒位移的热筛效应及对流迁移164

4.6.2 热筛效应及微粒对流迁移的实验验证165

第五章 土中水冻结时的成冰作用及冻土中冷生构造形成的影响因素168

5.1 土中水冻结时的成冰作用168

5.1.1 冻结时土中发生的物理过程168

5.1.2 冻土颗粒外围的界面状态及冰水动态平衡原理172

5.1.3 土中水的成冰类型174

5.1.4 冻结缘和分凝冰透镜体的成因175

5.1.5 冻结缘的基本特征及特征参数的确定方法178

5.2.1 正冻黏土、粉土和砂土中的冷生构造184

5.2 土类对正冻土的冷生构造形成的影响184

5.2.2 孔隙特征对多孔材料冻胀位移的影响188

5.2.3 原状土和扰动土中成冰的差异190

5.3 水分对正冻土的冷生构造形成的影响191

5.3.1 土中水分迁移机理191

5.3.2 外界水源补给的影响193

5.4 温度和压力对正冻与冻土中冷生构造形成的影响193

5.4.1 温度、上部载荷和侵入压力对正冻土中冷生构造形成的影响193

5.4.2 已冻土融化过程中的冰分凝199

5.4.3 不同气压条件下土体冻结后的孔隙特征200

5.5 易溶盐的成分和浓度对正冻土中冷生构造形成的影响204

5.6 不同外力作用方式引起冻土细微结构的变化特征205

第六章 土体的冻胀和盐胀208

6.1 概述208

6.2 土体冻胀机理213

6.2.1 反复冻融引起的真空渗透机制213

6.2.2 溶质浓度梯度引起的渗压机制215

6.3 土体冻胀发育的几种类型219

6.4 不同冷却速度下开放系统正冻土的冻胀223

6.5 预报冻胀的有关模型227

6.6 含盐土的盐胀和冻胀231

6.6.1 易溶盐的基本特性231

6.6.2 含氯化钠盐土的盐胀和冻胀233

6.6.3 含碳酸钠盐土的盐胀和冻胀236

6.6.4 含硫酸钠盐土的盐胀和冻胀239

第七章 冻土改造和利用246

7.1 多年冻土区沙金矿开采中土层防冻和解冻技术246

7.1.1 土层防冻技术246

7.1.2 冻土解冻技术254

7.2 多年冻土区土木建筑工程中土层防冻技术257

7.2.1 设置隔热层257

7.2.2 设置热穴259

7.3.1 冻害特征及病因简析260

7.3 构筑物防冻胀和防融沉技术260

7.3.2 冻害防治措施261

7.4 盐渍土防治技术265

7.4.1 甘肃省河西地区盐渍土概况265

7.4.2 土壤盐渍化的影响因素及分布规律270

7.4.3 水的情况271

7.4.4 关于甘肃省盐渍土防治措施的新思维275

7.5 多年冻土作为能源(天然气水合物)仓库278

7.6 人工冻土利用技术283

7.6.1 利用天然冷源的人工冻结技术——各种热桩(自冷桩)的应用283

7.6.2 人工冻结技术的应用291

第八章 冻土基本性质的测定方法303

8.1 颗粒分析303

8.1.1 概述303

8.1.2 样品制备304

8.1.3 操作步骤304

8.1.4 操作注意事项306

8.2 密度306

8.2.1 概述306

8.2.2 操作步骤307

8.2.3 注意事项308

8.3.1 概述309

8.3.2 操作步骤309

8.3 比重309

8.3.3 注意事项311

8.4 比表面积312

8.4.1 概述312

8.4.2 操作步骤313

8.4.3 注意事项315

8.5 孔隙特征315

8.5.1 概述315

8.5.3 操作步骤316

8.5.2 样品制备316

8.5.4 注意事项319

8.6 冻结温度320

8.6.1 概述320

8.6.2 主要仪器设备321

8.6.3 操作步骤322

8.7 未冻水含量322

8.7.1 概述322

8.7.2 仪器设备及操作步骤324

8.8.1 概述325

8.8 冻胀敏感性325

8.8.2 操作步骤326

8.9 导热系数328

8.9.1 主要仪器设备328

8.9.2 操作步骤328

8.9.3 注意事项329

8.10 土水势329

8.10.1 概述329

8.10.2 操作步骤330

8.11.1 概述332

8.11 导湿系数332

8.11.2 操作步骤333

8.12 扩散系数334

8.12.1 概述334

8.12.2 操作步骤335

8.13 土体细微结构分析337

8.13.1 概述337

8.13.2 样品制备338

8.13.3 操作步骤338

8.13.4 注意事项342

参考文献343