多年凍土區(qū)的地形特點

  地表特征是地基內(nèi)凍結(jié)條件的表現(xiàn)。在凍結(jié)土壤內(nèi)和其上的建
筑結(jié)構(gòu)必須適應地熱變化而引起的融化沉降和其他不利的巖土條件
。更為重要的特性是對于存在地下冰情況，包括冰楔、冰皋、熱喀
斯特地形等現(xiàn)象。成型土包括多邊形、圓形以及條帶狀等凍土地表
形態(tài)。地下冰特征

  冰楔
  出現(xiàn)在多年凍土中呈垂直方向的相對較純(且其上部延伸到多
年凍土表面)的冰體稱為冰楔。冰楔上部寬度(1～3m)大于底部寬度
，且高度變化范圍從1cm～lOm。在冬季溫度下降時，形成了初始張
開的裂縫。在此期間，地基表層“試圖”連接在一起，但是受到下
部穩(wěn)定凍土層的制約。更低的溫度以及迅速的降溫速率使得土中產(chǎn)
生了更大的張拉應力。當含冰量高時產(chǎn)生的熱應變也通常很高，因
為冰的膨脹系數(shù)為大多數(shù)土顆粒的5倍。當拉伸應力超過凍土的極
限抗拉強度時土體產(chǎn)生開裂形成裂縫。裂縫開始通常僅有幾毫米寬
，但是可能向下延伸至幾米深。春季融化的雪水充填這些縫隙，當
其凍結(jié)后將形成垂直的穿插在多年凍土中的冰脈。當溫度在夏季升
高時，多年凍土膨脹，產(chǎn)生水平方向的壓應力，鄰近土體被擠壓上
升。因為在裂縫處相對薄弱，在隨后的冬季重新發(fā)生熱收縮作用易
再次形成張開裂縫，緊接著在春季又有部分雪水充填裂隙后凍結(jié)。
在活動層下形成的冰楔通常在地表看不到。重復的開裂、充填及凍
結(jié)作用導致冰楔在多年凍土表層附近開始增長，而且形成冰楔和決
定冰楔位置的原裂縫可能在地表出現(xiàn)。這種循環(huán)作用產(chǎn)生冰楔體的
過程可能要經(jīng)歷幾百年的時間．泥流沉積物。

  冰楔可能會單個產(chǎn)生，但是普遍情況是在地表面形成由冰楔多
邊形連接的系統(tǒng)。多邊形形成的地表裂縫圖形與淤泥質(zhì)土中失水后
形成的裂縫相似。多邊形的直徑由兩個因素確定：①相鄰凍結(jié)地表
土層的強度變化；②各裂縫附近應力釋放區(qū)的寬度。裂縫間距與新
形成的裂縫深度(阿拉斯加北部為5～50m)相近的理論。冰楔的增長
導致了地基表面冰楔周圍3m范嗣內(nèi)的土層的上升，并在地表面形成
脊狀凸起。顯著的脊狀隆起和低中心多邊形與活動的冰楔增長相關
聯(lián)。如果融化或侵蝕較為普遍，沿著冰楔多邊形的邊緣形成細小的
水流坑槽．形成高中心多邊形。在不連續(xù)多年凍土區(qū)當溫度升高時
，冰楔現(xiàn)象不活躍。并且最終消失。通?；钴S的增大冰楔和冰楔多
邊形分布在連續(xù)多年凍土區(qū)。

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