冻土

定义：零摄氏度以下，含有冰的各种岩石和土壤。冻土的分类短时冻土：冻结数小时以至半月的土层。季节冻土：半月至数月的冻结不融的土层。多年（永久）冻土：指持续二年或二年以上冻结不融的土层。冻土力学分为冻融作用和已冻土的力学特性。冻融作用包括冻胀、融沉以及冻融作用对土力学性质的改变。冻土力学分为冻土静力学和冻土动力学静力学方面温度的降低会增加土的粘聚力及内摩擦角，从而增加其抗剪强度；温度的降低，冻土的抗剪强度和弹性模量基本呈线性增长。动力学方面通过冲击加载实验，发现冻土具有明显的温度效应和应变率效应。冻融对土力学性质的影响可以从冻融对土的物理性质和力学性质的影响两方面来考察（1）冻融对土渗透性影响研究是最为活跃的，土样经过冻融后孔隙比减小，对渗透性都有所增大，而且土的塑性指数越大，这种效应越强烈。(普通土实验比较)（2）冻融对某种土力学性质的改变主要是从以下两方面发挥的：一是土结构形态的变化，二是土颗粒间结构联结的变化长期以来许多学者对冻土力学的研究主要集中在土体的结构性、单轴抗压强度和抗剪强度参数研究现状：1.，含氯化钠盐土中基本上是微层状冰条带，含碳酸钠盐土和硫酸钠盐土在浓度较低时形成微层状构造，随盐分浓度增大逐渐向网状构造过渡2.对取自甘肃河西走廊地区粗粒盐渍土进行多次冻融循环后的微结构试验表明，冻融循环使粗粒盐渍土的结构松散、空隙增大，进而使土的强度降低3.采用扫描电子显微镜观察冻融循环下盐渍土的微观结构，发现晶体析出位置的变化增大了土体的孔隙比（但孔隙的总面积没有变化），影响了土体的密实度，从而改变了土体的结构性．4.对兰州黄土在常温和冻融循环条件下的单轴抗压试验研究，揭示了含盐土在常温和冻融循环下应力应变曲线的破坏规律，分析了硫酸钠盐在土体冻融循环中对土体强度的强化和弱化两种作用5.研究了含水量对冻结含盐土单轴抗压强度的影响，随含水量的增加，含盐土单轴抗压强度先增大后减小；且含水量对含盐土强度的影响与盐分类型及含量有关黏聚力和内摩擦角是土的重要强度参数。通过室内试验，测试了冻融循环对不同含盐量和不同含盐类型盐渍土黏聚力和内摩擦角的影响规律，从晶体位置变化、微观结构、盐类性质及未冻水含量等方面分析了冻融循环对盐渍土黏聚力的作用机理，结果发现盐渍土的黏聚力随冻融循环次数的增加而减小，最后趋于稳定。冻融过程中水盐迁移机理一、水分迁移机理冻土中的未冻水在外力（温度梯度或压力梯度等）驱动下会发生运移，未冻水主要以液态和固－液－固方式运移。此外，冻土中的水分还可以气－固（升华和凝结）方式发生运移，但其量级很小。温度梯度是水分迁移最主要的因素，在一定的温度梯度下，水分总是从暖端向冷端迁移，导致冻土中冰透镜体的形成以及正冻土中含水量的增加另外冻土中的水分迁移量依赖于水势梯度、含水量梯度和与土质相关的渗透系数，根据水分迁移状况估算的渗透系数与冰晶生长情况密切相关研究发现土壤冻融过程中水分运动主要受控于温度、土壤初始含水量、盐分浓度和土壤结构。在对冻土的研究过程中，大多学者都采用室内试验的方法，并借助显微镜等仪器来观测土中冰透镜体的形成及分布规律，以此来反映冻土中水分迁移的规律．关于冻土中水分迁移机理的较为成熟和统一的结论是冻土中水分迁移的主要因素是温度梯度，水分总是从暖端向冷端迁移，并导致冰透镜体的形成。二、盐分迁移机理土体冻结过程中盐分运动非常复杂，受土壤类型、土壤初始含水量、土壤溶液浓度、盐分组成以及冻结温度、热梯度、冻结速率、冻结方向等因素影响。冻土强度的发挥有冰的强度、土颗粒骨架的强度以及冰土相互作用导致的强度3方面