由于冻土所带来的各种问题

一般问题

北方的发展要求的理解和处理问题的能力环境由冻土。虽然冻土阻碍农业和矿业活动中,最引人注目的,广泛的,和经济上重要的例子在北方冻土对生活的影响涉及道路的建设和维修、铁路、机场、桥梁、建筑、大坝、下水道和通信线路。工程问题的四种基本类型:(1)涉及的永久冻土融化及随后的常温下的表面结构的沉降,如道路和机场,(2)涉及沉降下加热结构,(3)霜冻造成的死亡通常加剧了贫穷的排水造成的永久冻土,和(4)那些只与冻土的温度导致埋下水道,水冻结,油线。

深入研究冻土的应该是任何工程项目的计划的一部分在北方。最好通常试图尽量少打扰冻土工程结构为了保持一个稳定的基础,除非永冻层薄,在这种情况下,它可能会破坏永久冻土。建筑保护冻土的方法被称为被动方法;此外,冻土的破坏活动的方法。

永久冻土层解冻和冻胀现象

由于永久冻土融化和霜冻参与几乎所有工程问题在极地地区,建议考虑这些现象普遍。微妙的热平衡冻土的破坏植被,层压实积雪,或者活跃。冻土上限下降,活性层增厚,巨大的冰融化了。这个过程降低了表面并提供(夏天)一个湿润的活跃层承载强度较低。这种干扰允许更大的渗透夏天的气候变暖。是很常见的过程将填补,或垫砾石在工程工作。这种填充通常是热的良导体,如果薄,可能会导致额外的永久冻土融化。必须填充厚度足以包含整个季节性温度变化幅度句话说,厚度足以限制年度季节性冻融填充和压实活跃层。在这种情况下没有永久冻土层解冻。这样一个过程是相当可行的在北极,但在亚北极变暖是不切实际的,因为大量的需要填补。可能发生在激烈的建筑深刻的解冻速度远高于在公路和机场。

霜行动,水分在地上的冻融,长期以来一直被严重破坏和摧毁结构在温带和极地。在冬天冻结的水分产生向上的地面位移(冻胀现象),和在夏季过多的水分在地上在冻结期间带来操作导致承载强度的损失。霜冻是最好的发达silt-sized和粉砂质泥级区域的沉积物严格的气候排水系统。极地纬度最大霜冻是理想的,因为大多数低地地区由细粒度沉积物覆盖,和底层冻土造成排水不畅。

结构桩

桩用于支持许多,如果不是大多数,结构建立在永久冻土。地区的寒冷的冬天,许多桩基础在地面季节性冰冻和主题,因此,可能冻胀现象的破坏效应,往往取代桩向上,从而干扰的基础结构。桩的位移并不局限于遥远的北方,但最大的障碍可能遇到的最广泛的亚北极。昂贵的维护和有时完整的桥梁,破坏学校建筑、军事设施、管道、和其他结构导致未能理解打桩的冻胀现象的原则。

冻土环境的建设取得显著成就阿拉斯加输油管系统。在1977年完成,1285公里,122厘米直径(大约800英里,48-inch-diameter)管道传输原油从普拉德霍湾在瓦尔迪兹的不冻港。管道沿线大部分的最初设计用于葬礼。然而,由于石油运输在70到80°C(158到176°F),这样的安装会解冻相邻永冻层,导致液化,承载强度,土壤流。为了防止管道的破坏,大约一半的线(615公里[382英里])升高到梁受到垂直成员的支持。管道安全排放的热量到空中,而冻拔120000垂直支持成员被冻结防止他们坚定的冻土通过使用特殊的散热热设备。

高速公路和铁路

高速公路在极地地区相对较少,主要是坑坑洼洼的。他们受到永久冻土融化沉降在夏天,在冬天冻胀现象,和损失的轴承在夏天在细粒度沉积物强度。常数分级碎石道路许可证维护一个相对平稳的高速公路。这条路在哪里铺在永久冻土,道路变得粗糙和更昂贵的维护比未经铺设的道路。许多公路在极地地区需要在10年间重修的两三次。

铁路特别严重的结构问题,需要昂贵的维修在冻土地区,因为保持一个相对较低的梯度的必要性以及随后的位置底部的含冰低地路基永久冻土。的西伯利亚大铁路,阿拉斯加铁路,一些加拿大北方铁路局部底部冻土与地面相当大的冰。每个夏天的大量冰层融化,不断的维护需要这些痕迹。冬天,大量的维护也需要战斗冻胀现象时局部位移2.5 - 35厘米(1到14英寸)发生在路基和桥梁。

农业

许多地区的冻土影响农业发展不连续冻土地带。它的破坏性影响培养字段在俄罗斯和北美结果大量的冰融化的永久冻土层。如果不注意在选择区域为种植被清除,冻土融化可能需要放弃字段或牧场的减少。

海上结构物

一个最活跃的和令人兴奋的冻土工程领域海底永冻层。知识的分布、类型和水或冰海底永冻层正在规划石油勘探的关键内容,定位生产结构、埋管道,和海底隧道在开车。此外,海底必须是已知的温度来预测潜在的网站或地区天然气水合物的地下水或承压压力很有可能。此外,知识分布的海底永冻层允许彻底的解释区域地质史。