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