冻融是土层或岩层因温度周期性降至冰点以下和升至冰点以上而发生冻结与融化的物理地质过程。该现象通过水的相变膨胀压力和土体结构改变,形成
冻融风化、
冻融扰动及
冻融泥流等作用,广泛分布于
青藏高原、东北北部等季节性冻土区。其引发的冻胀、融沉等效应可导致道路变形、建筑开裂等工程危害,全球变暖背景下冻土层退化更成为生态系统的潜在风险源。
冻融现象的核心是岩土体内水分在温度波动下的相变过程。当温度降至0℃以下时,孔隙水结冰膨胀产生960-2000kg/cm2的压力,导致岩石裂隙扩展;温度回升融化时,水分迁移引发土体塑性变形。这种反复冻胀-融缩作用造成岩土体破碎、位移,形成独特的
冻土地貌。
中国冻融区集中在青藏高原(高海拔型)和东北
大兴安岭(高纬度型),其中青藏高原冻土面积占全球中低纬度冻土的75%。截至2022年监测数据显示,青藏高原多年冻土区活动层厚度年均增厚3-5厘米。
以青藏高原
热融湖塘为例,其形成过程包括多年冻土融化→地表塌陷→积水成塘的三阶段演化。
防治技术包括热棒散热(如
青藏铁路应用)、碎石护坡、通风管路基等工程措施。研究表明,主动冷却路基技术可使冻土地基温度降低1.5-2℃。