多年冻土地区公路工程地质勘察标准及质量控制指南.docx

震后交通基础设施重建技术系列指南之六多年冻土地区公路工程地质勘察标准及质量控制指南目 录1总 则12前期准备工作13多年冻土工程地质分类24多年冻土地质调查与测绘35多年冻土工程勘探与取样56多年冻土试验107工程地质观测158各工程阶段资料整理与提交的成果16附录一：多年冻土按冻胀性、融沉性分类23附录二：冻土物理、热物理和力学参数25附录三 冻土融土的热物理参数261总 则1.0.1为适应公路工程建设的需要，指导多年冻土地区公路工程地质勘察，保证勘察质量，制订本指南。1.0.2本指南适用于多年冻土地区新建公路和改建公路的工程地质勘察。1.0.3多年冻土地区公路工程地质勘察，应查明冻土及与相连的一段土层的成因、类别、分布范围、物性参数、特别是对修建道路后冻土的发展趋势、危害程度以及道路的工程性质作出评价。并提出有效的处理措施。1.0.4冻土工程地质勘察的任务是在广泛充分收集分析多年冻土地区道路工程以前的科研、勘察、设计、施工等有关资料的基础上进一步查明沿线冻土工程地质以及冻土不良地质现象发育区段等的冻土工程地质特征，分析和评价公路路基下多年冻土的动态变化和稳定条件，为施工设计提供详细的工程地质资料和所必须的参数。1.0.5多年冻土地区公路工程地质勘察，除应符合本指南外，尚应符合国家和交通部颁发的现行有关标准、规范的规定。2前期准备工作2.1多年冻土地区公路工程地质勘察准备工作应广泛收集以下内容：2.1.1沿线气象、气候资料，包括气温、降水量、蒸发量、风向、风速、日照、辐射、地温覆盖厚度与密度，一年内暖期和寒期的起记持续时间，冻结、融化深度等。2.1.2沿线已有的地形、地貌、工程地质、水文地质、多年冻土以及环境保护等资料。2.1.3以往做过的有关区域冻土条件：多年冻土的分布、厚度、成份、冰冻构造和年平均地温。年地温振幅为零的深度；冻土的物理、热物理及力学性质；季节融化层和季节冻结层的深度性质。冻融过程和形成规律以及用于评价冻土工程条件变化特征的原始资料等。2.1.4多年冻土地区道路及其他有关的科研、试验工程资料。2.1.5原有公路建设、改建工程的设计、施工及原有道路路况资料。2.1.6认真研究各有关方面的审批、评议和意见以及与建设工程有关的可资利用的资料。2.2在综合研究所收集的资料后，编制工作大纲，完成勘察、勘探、试验设备、仪器的准备和检校工作。2.3组织有关工程技术人员熟悉和核对现场情况，确定重点勘察路段，落实勘探（孔）位，补充、修正勘探大纲。要作到不缺项，不遗漏勘探内容。3多年冻土工程地质分类3.1多年冻土依据其物理性质和对工程的影响程度进行综合冻土工程分类（见表3.1）。表3.1 综合冻土工程分类多年冻土类别土的类别融沉系数%冻胀性碎砾土石砂土、砂性土粉、粘性土少冰冻土1012（14）WP1不冻胀多冰冻土101811（14）21WPW0.9WL15弱冻胀富冰冻土182521280.9WLW1.2WL510冻 胀饱冰冻土25652865（70）1.2WLW70801040强冻胀含土冰层6565（70）708040强冻胀注：1）括号内数字为砂性土。 2）WP为塑限、WL为液限。 3）多年冻土按冻胀性、融沉性分类见附录一。3.2以控制冻土路基稳定性的最大容许沉降量为指标，以冻土路基稳定性为标准的公路工程多年冻土分类（见表3.2）。表3.2 公路工程多年冻土分类 含冰类型年平均地温低含冰量冻土高含冰量冻土少冰冻土多冰冻土富冰冻土饱冰冻土含土冰层高温冻土 -1.5融沉稳定型不稳定型低温冻土 -1.5热稳定型3.3根据冻土路基稳定性分类标准，综合考虑冻土的岩性、含水量及温度对冻土路基稳定性的影响，在现有按融沉系数对多年冻土分类的基础上，补充多年冻土年平均地温对冻土路基稳定性的影响，以冻土的岩性、含水量及温度为主要影响因素的公路工程多年冻土综合分类（见表3.3）。表3.3 公路工程多年冻土综合分类方案 土的类别总含水量Wn（%）融沉系数A0（%）冻土温度Tcp（）稳定类型粗颗粒土粉粘粒含量15%1015%12细砂、粉砂14粘性土15%1218细砂、粉砂1421粘性土WpWn15%1825细砂、粉砂2128 -1.5热稳定粘性土Wp+7Wn15%2548细砂、粉砂2845 -1.5热稳定粘性土Wp+15Wn25 -1.5不稳定粉粘粒含量15%48细砂、粉砂45 -1.5热稳定粘性土Wp+354多年冻土地质调查与测绘4.1多年冻土工程地质勘察应包括冻土工程地质调查与测绘、勘探、冻土取样、室内试验和原位测试、定位观测以及冻土工程地质条件评价及其预报。4.2多年冻土工程地质勘察必须深入调查研究、查明建设地区的冻土工程地质条件，为选择线路方案、设计各类建筑物、制定施工方法、提出地质环境保护和恢复措施提供可靠依据。冻土工程地质调查，应包括下列主要内容：4.2.1查明地貌形态特征、分布情况和成因类型并划分地貌单元；查明地貌与第四纪地质、岩性、构造、地表水以及地下水等与冻土现象的关系。4.2.2冻土的分布、埋藏、成分、结构、地下冰类型及其与各种自然条件的关系。4.2.3季节冻结与季节融化层土的成分、含水率和含冰量以及最大冻结与融化深度。4.2.4多年冻土的年平均地温、地表温度较差和冻层下卧岩层的温度变化动态。4.2.5分析影响冻土分布的因素、包括地理纬度、海拔高度、地形、地貌、地表水体（湖塘、河流等）、植被、地质构造，岩土性质及其含水量等，用以分析其与冻土工程特征的关系。查明高含冰量并土的分布情况及分布规律。对复杂地段应进行详细工程地质调绘、勘察和相应的试验工作。4.2.6地下水位置、类别、活动情况、补给与排水条件以及地下水与地表水的联系。4.2.7调查现有道路及建筑物的状态及病害，评价冻土对道路及建筑物的影响程度，记录完好建筑物的结构形式及防护措施。4.2.8调查现有排水沟、挡水堆、截水沟等排水设施，记录好流水方向，以便系统设计排水工程。4.2.9冻土现象的形成、分布、形态、规模和发育程度。4.2.10建筑物在施工和使用期间，由于气候与人为因素对建筑场地冻土工程地质条件影响的预测。调查人为活动对冻土环境的影响情况，详细记录（或填图）已有取土坑的位置、取土范围、取土深度，并通过挖探查明取土坑的冻土上限和天然地面的冻土上限，用以分析路基人为上限的变化情况。此类试坑每公里不宜少于三个。4.3冻土工程地质调查与测绘，可提供下列成果资料：4.3.1调查与测绘说明书。4.3.2冻土工程地质测绘实际材料图。4.3.3综合冻土工程地质图或分区图。4.3.4综合地质柱状图及冻土工程地质剖面图。4.3.5各种素描图和照片等资料。4.4冻土现象的专门工程地质测绘的内容4.4.1冻土的分布区域；4.4.2冻土的类型（永久性冻土、季节性冻土，少冰冻土、多冰冻土等）；4.4.3冻土的人为上限；4.4.4冻土的沉降变形数据和规律。4.5多年冻土地区公路工程详细勘察阶段的工作，应在已确定的线路范围内及在初步勘察的基础上，继续进行系统而深刻的工程地质勘察工作，需要完成的具体任务如下：4.5.1根据冻土的分布情况划分出不同的地质分段。4.5.2应分段对冻土进行必要的物理、化学、水理、力学性质指标的测试及现场试验和原位测试，提供进行道路稳定性设计计算的技术指标。4.5.3应对详细划分的典型不同冻土地区路段进行评价，并分析修建道路后冻土的演化和道路的稳定性，分段提供处理方案与技术措施。4.5.4应为冻土地区道路施工图设计提供所需的全部工程地质勘察资料与报告。4.5.5冻土地区道路地质详细勘察工作应在初勘的基础上进行补充和完善工程地质勘察资料，包括调查、测绘、勘探、试验和资料整理。4.5.6调查与测绘宽度应以能满足线路方案选择、工程设计和病害处理为原则，一般测绘宽度为路基中线两侧各100m。对于冻土条件特别复杂的路段，为满足工程需要，应根据冻土现象的发生、发展和影响范围以及冻土工程地质条件分析评价的需要予以扩大。5多年冻土工程勘探与取样5.1获取准确的上限及表征冻土的天然状态时的技术指标，取出保质、保量的岩芯和试样，是工程地质钻探的主要目的。准确地观察冻土构造类型，判定冻土上限位置。5.2多年冻土地区工程钻探应结合多年冻土的特点、工程类型、勘探目的，选择在适当的时间内进行。查明冻结或融化作用形成的不良冻土现象的发生、发展及分布规律的调查和勘探，宜分别在其发育期2、3月或7、8、9月进行；查明多年冻土上限埋深及工程特性的勘探宜在9、10月进行。5.3我国的多年冻土区低，海拔高，在选择调查与测绘仪器时应注意仪器的使用范围：它们是否在地温和高海拔的条件下有足够的精度。5.4工程地质钻探设备的选择，应根据工程地质勘查目的、设计要求、地质条件、施工方法、钻孔结构、工作区域、经济合理性等因素进行选择。我国多年冻土的分布大多属天气变化无常，地区严重缺氧，地质条件复杂，冻土钻探技术要求特殊。为了保证质量，节省人力，提高效率，安全生产。对钻机设备选择，应选用性质优良车装钻机设备。5.5多年冻土勘察的技术和方法，同其它地区的勘察方法一样，包括工程地质调查与测绘、工程地质钻探、工程地质物探、土工试验等，由于多年冻土地区的特殊性，各种勘察方法的应用与在其它地方不同；另外，地温观测对于多年冻土的研究也是必不可少的，多年冻土的勘察技术也应包括地温的观测(地温在6.中专门指出)。5.6冻土钻孔技术要点5.6.1冻土钻探要求 5.6.1.1冻土钻孔的直径应大于89mm以上(开孔130mm，终孔91mm，一般110mm为宜)；5.6.1.2当冻土为第四系松散地层时，宜采用低速干钻，回次进尺一般以0.20.5m为宜；5.6.1.3遇高含冰量地层时，应采取快速干钻，回次进尺不宜大于0.8m；5.6.1.4对于冻结的碎块石土和基岩，宜采用低温冲洗液钻进；5.6.1.5为保持冻土层的孔壁稳定，应设置护孔管及套管封水或其他止水措施，防止地表水和地下水流人孔内，套管应露出地面0.10.2m，深度应下人冻土上限以下0.51.0m，孔口应加盖密封；5.6.1.6钻探和测温期间应减少对场地地表植被的破坏。已破坏的要在任务完成后恢复植被的天然状态；5.6.1.7对需要保留的观测孔和测温孔，应按勘察阶段要求处理，否则应及时回填。5.6.2钻探记录和编录要求5.6.2.1钻探记录应按钻进回次逐段填写，岩芯应及时准确鉴定；5.6.2.2对多年冻土的描述和定名应符合有关规定；5.6.2.3钻探成果可用钻孔柱状图表示。冻结的岩(土)芯样可拍成彩照，并纳入成果资料。5.7公路是一条带状的建筑物，是一个狭长的面。在一段图幅内，多年冻土地质条件是不相同的。地质点的布置，目的必须明确，密度应结合工作阶段；成图比例、露头情况、地质及冻土条件复杂程度等确定。应能查清其形态、范围、冻土特征、地下水、地下冰的埋藏条件及不良地质现象产生的原因为条件；整治工程勘探采用挖探、物探、钻探相互配合的方法进行，勘探点（孔）的数量按以下条件布设。选点应具有代表性，数量以能控制重要地质界线和冻土区域特征，并能说明冻土工程地质条件为原则。多年冻土地区公路工程地质图上地质点的数量和要求,应随工程的性质和多年冻土工程地质条件的不同而不同。5.7.1对路线地质钻孔，一般破坏路段孔距500700米，路基严重变形路段的孔200500米，当有物探配合时孔距取大值，反之，取小值。同时孔位和数量应能满足多年冻土工程地质分区的需要。5.7.2桥位钻探，钻孔数量应满足查明冻土分区界限的需要。鉴定整治工程的新建桥梁地基条件均较简单，桥梁多采用中、小跨径，大桥可以隔墩布孔；在满足设计需要的前提下，一般中桥最少不应少于2个孔，小桥不应少于1个孔。5.7.3涵洞及其他人工构造物基础应尽量采用挖探查清冻土地质条件。5.8钻孔深度，一般路基孔深在多年冻土人为上限下不少于1米，在浅挖路段钻至人为上限下不少于1.5米，新线路基孔深不少于天然上限深度的1.5倍，挖方段自设计高度起算不少于天然上限22.5倍深度。桥梁及其它人工构造物勘探深度应钻至基础底面以下不少于1米。5.9每个勘探孔（点）都必须进行详细的地质描述，除一般规范规定的项目外，对冻土的构造、冰层结构特征及厚度以及与矿物有机体的关系，地下水动态和类型、上限位置、密度等应特别描述。5.10为查明冻土特性，对取样方法和数量规定为：5.10.1测定冻土基本物理指标的土样应由地表以下0.5m开始逐层采取。当土层厚度小于1.0m时必须取一组样，土层厚度大于1.0m时，每米取样一个；冻土上限附近及含冰量变化比较大时应加密取样。测定冻土天然含水率的取样，应采用刻槽法；5.10.2为保证试样质量，不得从爆破的碎土块中取样；5.10.3冻土试样的采取数量要满足以下要求：1)测定冻土基本物理、热物理性质指标的土样应在一件以上；2)测定冻土力学性质指标的土样应在3件以上；5.10.4采取冻土试样进行室内试验时应首先检查冻土式样的融冻、扰动程度，按试样等级进行相应的试验。冻土试样等级的划分应符合表3.1的规定：表5.1 冻土试验划分表 等级土样融冻及扰动程度试验项目保持天然冻结状态物理、热物理、力学几土类定名保持天然含水率、允许融化总含水率、土颗粒密度、土类定名融化扰动的土样土颗粒密度、土类定名5.11除基岩外，多年冻土钻探必须采取干钻，其钻进方法可参考冻土地区钻探有关资料。5.12整治工程利用测地雷达配合钻探用以查明多年冻土的分布及上限变化情况，测线按路中线方向和选取代表路段的横断面方向布置。要求路线纵断面方向，剖面的累计里程不应少于路段总里程的40%，同时应能控制全段的冻土区划界线。横剖面不遗漏各代表路段，即通过勘探应能查明路线通过的多年冻土区段，冻土上限变化情况，同时满足冻土工程地质区划的需要。5.13野外岩芯观察与记录5.13.1冻土构造类型记录冻土构造类型，是冰与土层之间的排列关系。应地将冻土结构形式划分、记录为：整体结构、层状结构、网状结构。5.13.2冻土冰的成分记录首先要观察冰在冻土层中的分布与存在形式：是粒状的（即象砂粒一样分布于土层中），还是层状的（即基本上水平分布，有一定的厚度，由12mm至几米厚）、或透镜体状（即像透镜体，但大小不一），或裂隙状（充填于岩石裂隙之中）。粒状冰应测定颗粒直径大小。层状冰应测定其厚度、并指出最大厚度与最小厚度。透镜状冰应测定透镜体的大小、宽度和厚度形状。裂隙冰应记录厚度、宽度、长度和发育情况。含冰量的大小，按冰与土分布占据面积的大小来估计。5.13.3钻探中冻土上限的确定5.13.3.1多年冻土上限，是最大融化季节时季节融化层与多年冻土层的冻融界面。由自然原因形成的上限为天然上限，由人为活动影响导致天然上限的变化而形成新的上限为人为上限。5.13.3.2多年冻土地区的工程建筑影响其稳定性的主要部位是上限附近及其上部的季节融化层。该层异常活跃而且对内外界条件反应最敏感，随着季节不同和条件改变所发生的冻融变化直接危及建筑物的安全，上限部位及其变化是各种自然条件综合的产物，它反映季节融化层的特征，是进行公路工程设计的主要数据之一。确定多年冻土上限深度及其变化是多年冻土地区工程地质勘察工作中的一个重要内容。5.13.3.3在钻探过程中，一定要记录当时天然状态下的融化深度和准确日期，以便于分析判定上限的准确位置。5.13.3.4根据多年冻土上限的含义，在一年中最大融化季节进行钻探，这时找到的融冻界面即为上限。5.13.3.5在非最大融深季节进行钻探时按以下方法判别或计算上限：5.13.3.5.1根据冻土岩心判别（1）厚层地下水位置：多年冻土层是一个天然的隔水底板，季节融化层的下渗水和回冻时下部多年冻土冷源的冻结聚水，造成上限附近含水量巨增，冻结后，形成一个冰层，所以冻层中，上部即为上限。（2）在细颗粒土层中岩心颜色的差异，季节融化层在回冻时由于有上、下两个冷源存在，形成双向冻结。冻结过程的聚水作用使土层中的水分向上、下两个冷源方向转移，这一现象造成沿深度方向土层颜色呈现深一浅一深的差异。其中浅色出现在/上限深度的部位。但这一方法判别的上限位置误差较大。（3）冻土构造分析：季节融化层与下伏的多年冻土层因其冻结的时间环境与含水量的不同，表现在冻土的冷生构造上也有差别，借此差别可以判别上限。以细颗粒为主的多年冻土在高含冰量冻土中，其上限以上如果有冰层存在也多是非连续的，上限以下的冰层一般是连续的。上限以上的冻土构造大多是粒状，整体状，微层状，网状至薄层状构造，上限以下则为厚层冰构造。以粗粒土（如砂、砾石）为骨架的冻土，上限以上多为充填式砾岩状冻土构造，砾卵石之间基本连续，孔隙部分被冰充填，而上限以下多为包裹式（或称悬浮式）砾岩状构造，卵砾石被冰包裹。多年冻土上限以上的岩层中，裂隙部分一般末被冰充填，较为干燥；而在上限附近及以下岩层裂隙多为冰充填，裂隙冰分布明显可见。5.13.3.5.2根据勘探试验资料，通过分析计算确定(1)外推法估算上限：利用勘探时所得的融化深度（h勘）与已知的融化百分率进行估算。即：h天=h勘/p式中：h天估算上限深度（米）； h勘不同时期勘探所得融探深（米）； p相应于h天时的融化深度百分率（%），从图2取值。 h天也可以利用下式估算：h天=0.343e10.58/T勘h勘 其中：自然对数的底； 相应于勘时的月份（月），如月20日则为.月。 其它符号意义同前。以上估算办法适用于每年月份的上限勘探，误差一般不超过20厘米。（2）根据易溶盐含量变化确定上限天然上限稳定时间较长，冻土中易溶盐含量以上限为界面出现显著的上下差异，上限以下的多年冻土层中由于盐分迁移程度很低，易溶盐的积累速度缓慢。而上限以上，由于季节性的冻融交替，淋溶作用活跃，风化过程所产生的盐分不断被带引下部土层。（3）根据土层含水量变化曲线确定上限季节融化层下的多年冻土层是一个很好的隔水底板，使上部的下渗水在上限附近聚集，其含水量远远超过季节融化层中各土层的含水量，借此突变来判断，确定多年冻土上限。5.14取芯钻探是多年冻土地区工程地质勘探的重要手段，取出的冻土岩芯，一部分用于现场鉴定，而另一部分供作试验使用。从孔内取出的岩芯试样易受气温影响，融化或干涸而改变冻土的原有状态。因此必须做好岩芯的保管工作。5.14.1供室内试验的试件的处理按预计深度取样，并将取芯工具由孔内提出后，严禁用锤敲击振动和管钳乱卸，应用专用工具小心夹拧卸开，以免振碎、夹坏使试样变形。5.14.2供现场鉴定的岩芯，在钻进效率较高时，取芯量可达90%以上，易使岩芯堆积。应及时描述鉴定。对短期内来不及鉴定的岩芯，必须按尺寸先后排列，加强防融化保护，如用防热层掩盖，挖坑掩埋或盖上草皮等，防止融化便于准确鉴定。5.14.3 I级土样宜就地进行试验，现场无条件时应尽快送至试验室，土样运送过程中应保持原冻结状态不得使其融化和扰动；5.14.4 II级土样取样后，应立即妥善密封、编号和秤重，并在运送过程中避免强烈振动；5.14.5 III级土样应分别包装编号，避免混杂异物。6多年冻土试验6.1冻土工程地质勘察不但要进行常规试验项目，而且要相当数量的冻土专项试验，冻土工程地质调查与勘探室内试验项目（见表6.1）。表6.1 冻土工程地质调查与勘探的室内试验项目 试验项目工 程 名 称路基桥涵隧道挡土墙房建1总含水量W%aaaaa2天然密度aaaaa3骨架密度aaaaa4比重Gaaaaaa5塑限含水量WPaaaaa6液限含水量WLaaaaa7孔隙比eaaaaa8颗粒分析daaaaa9土的冻结温度tibbbbb10未冻水含量Wubbbbb11相对含冰量I0bbbbb12体积含冰量iVbbbbb13导热系数b、cb、cb、cb、cb、c14导温系数b、cb、cb、cb、cb、c15比热b、cb、cb、cb、cb、c16冻胀系数b、cb、cb、cb、cb、c17切向冻胀力dbddb18法向冻胀力dbbdb19水平冻胀推力dbdbd20相对融化压缩%b、cb、cdcb、c21抗压强度Rdd、cbdC（b）22冻结力db、cddC（b）23冻土的流变试验da、bbdd注： 1）a、试验 b、委托试验 C、查规程上的表 d、不进行2）冻土物理、热物理和力学参数见附录二、附录三。6.2多年冻土物理指标测试6.2.1含水量测试6.2.1.1冻土含水量的测定方法，以烘干法为测定冻土含水量的基本方法。对层状或网状结构的粘性土和砂性土用联合测定法。6.2.1.2联合测定法是通过量测已知重量的浇灌土试样所排出水的体积来求得冻土容重，然后再根据土颗粒比重和湿土体积求得冻土含水量。在计算中水的密度近似地取值1.00g/cm3。对砂土和含砾石较多的土采用炒干法测定冻土含水量。6.2.1.3中子测量水法仅用在有条件的单位自行制造仪器用以测定冻土含水量。6.2.2容重测试冻土容重的测定方法较多，可用液体称量法（浮称法）、联合测定法、排液法、充砂法、环刀法、体积法，计算法及蜡封法等。前七种测法本属同一类型，根据阿基米德原理求取冻土试样体积；第八种计算方法适用于当冻土孔隙饱含冰、水（未冻水）且可得到水的相态资料时计算求得冻土容重。蜡封法主要适用于易受浸泡崩解的“高”温冻结砂土试样。石腊宜取负温凝固的液体石蜡（凝固点为-17.74.4）。6.2.3含冰率和未冻水含量测定测定冻土含水率和末冻水含量的方法很多，主要应用量热法。6.3多年冻土热物理指标测试6.3.1比热测试干土比热的测试用混合法，混合法与冻土含水率与未冻水量测试的原理、仪器、操作方法较一致，都采用此法。6.3.2热容量测试6.3.2.1土的热容量通过重量热容量和容积热容量两种表示方法，两者关系是：式中土的容重，重量热容量，容积热容量；由于空气热容量小，计算中可忽略不计，故土的热容量实际上由土的骨架和水的含量及其相态决定。冻土热容量，土骨架的热容量可用量热求得；冰的热容量当温度在0-30之间时，常取平均值2093.4J/kg；未冻水的热容量近似地取4186.8J/kg。6.3.2.2冻土综合热容量，可用量热法或计算法求得。6.3.2.3冻土有效热容量，亦即相变剧烈区或过渡区的冻土热容量。可计算求得。6.3.2.4测定土骨架热容量或冻土综合热容量的量热法，是利用热力平衡原理，即放热等于吸热，与测定含冰率的量热法相同。6.3.3 导热系数测定6.3.3.1冻土的导热系数用于土的冻融深度计算、热量转换和工程热工计算，也可用于冻土物理指标间关系的研究。6.3.3.2土导热系数的测定方法可归结为稳态法和不稳态法两种。6.3.3.3 稳态法中有平板法、圆球法、比较法和热流计法。6.3.3.4不稳态法中有球形探针、圆柱形探针、平板形探针统称为探针法。6.3.3.5稳态法中选用了热流计法，在不稳态法中选用了球形探针法，以便对比测试结果。6.3.3.6冻土干容重和含水量相同时，粗颗粒土导热系数比细粒土导热系数大；同类土因矿物成分和分散度不同致使其导热系数之间的均方差达511。6.3.3.7冻土导热系数随负温度降低而缓慢增大，在工程热工计算中，导热系数取值允许只考虑冻融状态，可以忽略温度影响。6.3.4导温系数测试6.3.4.1导温系数的测试有谐波法，薄板法，空心薄板法和正规状态法等方法。6.3.4.2谐波法，薄板法，空心薄板法适用于野外测定表土，精度较低。室内测试导温系数的正规状态法，此法操作简便，精度高。6.3.4.3冻土或融土的导温系数均随土的干容重增大而呈指数曲线或近似直线关系增大。6.3.4.4 土的干容重相同时，融土导温系数随含水量增大而渐渐增大，在最大分子含水量或塑限含水量附近达到最大值。含水量继续增大导温系数反而减小。含水量大于液限后其导温系数趋于稳定。6.3.4.5冻土导温系数随含水量的增大而增大。当含冰量达到一定数值后其导温系数增大速率变缓并逐渐趋于稳定。当冻土的干容重和含水量相同时，粗粒土的导温系数比细粒土大。同类土的导温系数因矿物成分和分散度不同其均方差可达511。6.4多年冻土的力学指标测试6.4.1冻胀量测试对地基土冻胀性的评价指标多采用土冻胀系数（冻胀量与冻深的比值）。冻胀系数可在野外直接观测取得。也可在室内进行模拟试验。6.4.2融沉量测试6.4.2.1融沉性能的强弱用融沉系数表达，即冻土在自重作用的融沉量与融层厚度的比值，用百分数表示。6.4.2.2融沉性亦可用融化压缩系数表达。即在外荷载作用下土的融化压缩系数。6.4.3切向及法向冻胀量测试在冻土地区（多年冻土和季节冻土）进行工程建设时，多年冻土或季节冻土直接作为地基，即使用深基础其上部穿过冻层。这就需要对地基进行切向及法向冻胀力测试。6.4.4现场水平冻胀力测试野外测定土对支挡建筑物侧向水平冻胀力，用实体工程直接测量法及层迭式模型挡墙法。后者优点是模型尺寸小，工作简便，能真实反映各影响因素的综合作用，测得较真实的水平冻胀力值。6.4.5冻结力测试冻结力又称为冻着力，冻结强度，界面抗剪强度等。冻结力是决定基础埋深的重要指标，尤其对桩基础更为关键。现场以长期荷载试验为主，能直接为工程设计提供数据。由于试验需耗费大量人力物力，故宜在大中型工程项目中进行。并在室内进行模拟试验。6.4.6抗剪强度测试由于冻土C、值为不定值，是温度、含水量和荷载作用时间的函数，故应视具体情况决定测试方法。高温粘性冻土可视为理想粘性体，内磨擦角很小，可忽略不计。其抗剪强度主要取决于粘聚力，宜用球模法测定。对于一般冻结砂性土和粘性土，采用楔形仪测其抗剪强度。对于粗颗粒冻土（块石、卵石、砾石、粗砂等），目前室内尚无法测定其抗剪强度，可参考现场冻土承载力试数据确定，一般采取现场容许冻土承载力的四分之一作为粗粒冻土的抗剪强度值。6.4.7容许承载力测试多年冻土的承载力是确定基础断面和砌置的依据。中国科学院兰州冰川冻土研究所给出了冻土允许承载力图表。考虑到现场复杂，将表中现场实测比例强度进行折减。粗，砾砂取原值；砾石土，砂土乘0.8；粘性土乘0.75；地下含土冰层乘0.5;地下冰层系冰土混合体，不同于河、湖、海水，承载力不为0。确定冻土承载力的方法除现场实测（即载荷试验）外，还有50年代原苏联崔托维奇的球形压模法确定容许强度和极限强度，用蠕变试验方法确定长期极限荷载，根据松驰理论利用短时冻土强度推算冻土长期强度，根据冻土的物理参数查表等。现行铁路工程地质规范中采用的多年冻土地地基的基本承载力0可以分为两部分。其中一部分是以冻土的瞬时单轴抗压强度极限强度的1/6至1/8确定的；另一部分则是根据球模试验仪所测的长期粘着系数确定的。6.4.8多年冻土的变形模量测试多年冻土的变形模量引用融土的变形模量计算公式，其中的侧胀系数含土冰层取0.350.45；粘性土取0.30.35；粗粒土取0.250.3。高温土取大值，颗粒粗或含水量大时取大值，反之均取小值。7工程地质观测7.1地温观测7.1.1地温观测利用温度表（计）量取地温，了解地温的变化规律。地温观测用以下三种方法。7.1.1.1玻璃液体温度表观测地温玻璃液体温度表分套管式、玻璃棒式两种。地温观测中用水银和酒精两种温度表，温度表可制成各种形式，以适应地温观测的特殊要求。曲管地温表、最高温度表、最低温度表、缓变温度表。温度表需经误差鉴定并按时维修。观测的内容包括地表、深层、最高和最低和定时观测。7.1.1.2热电隅温度表观测地温热电隅温度表的标定范围应略大于其观测地温的工作范围。热电隅温度表用于地温观测中，适用于观测非平面建筑物如桥梁墩台、基础、房基、混凝土桩内的温度变化等。7.1.1.3电阻温度表观测地温电阻温度表用金属电阻温度表测温法和半导体温度表测温法两种。7.1.2为了全面的观测地温情况，对于地温要进行地表和地面以下的观测。用以下观测的方法:7.1.2.1热电隅温度表观测地温适合于地表以下的地温观测，具体是热电隅（温差电隅）埋置于一定深度的土层中，通过导线将观测的地温数据传到地面的指示仪表进行记录；在埋设热电隅（温差电隅）的时候要注意不要破坏观测土体的结构，尽量避免对应力状态的改变，也不能改变土体中的水的运移情况，避免产生人为的温度差。7.1.2.2对于地表温度的观测，可采用玻璃液体温度表观测。在选择温度计的时候，应注意温度计的量程。7.2冻胀与融沉观测7.2.1现场观测冻胀。采用单独式和叠合式两种分层冻胀仪，并用钻孔或挖坑方法埋设。钻孔比挖探方法埋设冻胀仪对土的原状结构破坏小，使用于地下水位高于冻深的地区。7.2.2单独测杆冻胀仪只能测一个深度的冻胀量，观测整个分层冻胀量时埋设测杆多，场地面积大。7.2.2叠合式冻胀仪集中一点分层观测，有利于成果整理分析。且占地面积小，适合自动观测。但这种冻胀仪不能确切说明层中哪个深度的冻胀量，同时开孔较大，对温度场有一定的影响，效果不够理想。7.2.3两种冻胀仪均可用直尺直接量测冻胀量。当观测地基表面冻胀量和观测建筑物冻胀与融沉变形时可用水准仪直接观测。7.2.4冻胀与融沉观测的主要内容有:（1）冻融深度观测可采用冻土器；冻土器内充入当地地下水。（2）地下水位观测管应埋入当地最低地下水位以下至少50cm。（3）地温观测一般要求同步进行，当电测仪确有困难且观测要求不高的情况下，亦可暂不观测。温度计测温深度的测点间距一般不大于2030cm。（4）冻融深度、地下水位和地温测点应贴近冻胀仪设置。7.2.5多年冻土地区的路基变形观测两种方法：7.2.5.1整体变形观测：选取代表路段，沿路中线每隔一定距离的路面表面或在横断面方向的路中及路面两侧边缘打入圆头大铁钉作固定点位，用水平测量方法定期观测其变形沉降量；7.2.5.2分层冻融变形观测：沿路基深度方向分层埋设变形观测沉降（冻胀板），在纵向记录各层土的变形沉降情况。观测路段的选择主要根据地貌类型、填土高度、地基土壤及冻土类型等分别选择代表断面建点观测。 7.2.6每个场地中分别在天然状态、路肩和路基中心处设置监测点。路基和路肩下的监测探度一般在12m左右，天然状态一般为68m，地面和路面以下每隔50cm设置1个监测点，7.2.7监测内容包括天然状态和工程活动影响下的活动层厚度、多年冻土温度、冻融过程和融化下沉。7.2.7.1对多年冻土温度、活动层厚度和冻融过程采用对温度变化敏感的热敏电阻来进行监测；7.2.7.1对融化下沉的相对变形采用经纬仪来进行测量。8各工程阶段资料整理与提交的成果8.1工程可行性研究(踏勘)阶段勘察8.1.1工程可行性阶段冻土工程地质勘察应符合下列要求：8.1.1.1应了解各路线方案的区域冻土地质条件和影响路线方案的主要冻土工程地质问题，对路线方案做初步的地质评价,为编制可行性研究报告提供地质资料。8.1.1.2应广泛搜集和研究线路通过地区已有的区域地质、区域冻土、卫片、航片、地震、工程与水文地质、气象和水文等资料，并在此基础上拟定勘察重点和应解决的问题。除应收集航空相片和卫星相片的解释结果、区域地质、区域冻土以及地区性建设经验等资料外，必要时应进行现场踏勘。8.1.1.3除应了解线路通过地区的工程地质条件外，重点应放在控制线路方案的越岭地段、长大隧道、大河桥渡和大型互通式立体交叉地段。以便提出越岭方案、桥位(渡口)和交叉位置的比选意见。8.1.2踏勘阶段冻土工程地质勘察报告应提出以下图件：（1）冻土工程地质总说明书。 （2）全线冻土工程地质图，比例尺1:500001:200000。（3）推荐方案及主要比较方案的线路平面图，比例尺1:100001：50000。（4）控制线路方案的越岭地段、大桥、特大桥、大型互通式立体交叉地段的冻土工程地质平面图和冻土工程地质剖面图，比例尺1:50001:10000。（5）勘探、试验及冻土工程地质照片等资料。8.2初测阶段勘察8.2.1初测阶段冻土工程地质勘察是在工程可行性研究(踏勘)阶段勘察工作的基础上，进一步做好地质选线工作，为优选路线方案和编制初步设计文件提供依据。8.2.2初测阶段冻土工程地质勘察应查明沿线冻土区域条件，区域地质、水文地质条件，对线路通过地区的冻土工程地质条件作出较深入评价；初步查明对线路起控制作用的冻土现象的性质、特征和范围；根据冻土工程地质条件，优选线路方案。8.2.3初测阶段冻土工程地质调查与测绘的基本内容除应符合现行国家有关规范，尚应重点调查以下内容：8.2.3.1初步查明沿线富冰、饱冰冻土和含土冰层的分布、成因和厚度。8.2.3.2初步查明控制线路方案的重大路基工点、大桥、隧道、公路管理、养护及服务设施场地、互通式立体交叉等的冻土工程地质条件。8.2.3.3根据沿线地震基本烈度区划资料，结合沿线岩性、构造、地貌、水文地质和多年冻土条