粗颗
粒土
粉粘粒含量≤15%
≥48
>25
≥-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+35
4．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0.2~0.5m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0.1~0.2m，深度应下人冻土上限以下0.5~1.0m，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500～700米，路基严重变形路段的孔200～500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2～2.5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
Ⅰ
保持天然冻结状态
物理、热物理、力学几土类定名
Ⅱ
保持天然含水率、允许融化
总含水率、土颗粒密度、土类定名
Ⅲ
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1～2mm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２/３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：
ｅ——自然对数的底；
Ｔ——相应于ｈ勘时的月份（月），如６月20日则为６.６６月。
其它符号意义同前。
以上估算办法适用于每年５～９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
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
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
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%
a
a
a
a
a
2
天然密度
a
a
a
a
a
3
骨架密度
a
a
a
a
a
4
比重Ga
a
a
a
a
a
5
塑限含水量WP
a
a
a
a
a
6
液限含水量WL
a
a
a
a
a
7
孔隙比e
a
a
a
a
a
8
颗粒分析d
a
a
a
a
a
9
土的冻结温度ti
b
b
b
b
b
10
未冻水含量Wu
b
b
b
b
b
11
相对含冰量I0
b
b
b
b
b
12
体积含冰量iV
b
b
b
b
b
13
导热系数
b、c
b、c
b、c
b、c
b、c
14
导温系数
b、c
b、c
b、c
b、c
b、c
15
比热
b、c
b、c
b、c
b、c
b、c
16
冻胀系数
b、c
b、c
b、c
b、c
b、c
17
切向冻胀力
d
b
d
d
b
18
法向冻胀力
d
b
b
d
b
19
水平冻胀推力
d
b
d
b
d
20
相对融化压缩%
b、c
b、c
d
c
b、c
21
抗压强度R
d
d、c
b
d
C（b）
22
冻结力
d
b、c
d
d
C（b）
23
冻土的流变试验
d
a、b
b
d
d
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-17.7~4.4℃）。
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。
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