冻土力学与工程的国际研究新进展

1、冻土力学与工程的国际研究新进展 2000年国际地层冻结和土冻结作用会议综述 摘 要：2000年国际地层冻结和土冻结作用会议于2000年9月在比利时召开。会议 共设6个专题：热质迁移、冻结敏感性和冻胀、力学性质、环境土冻结、工程设计和工程实 例。围绕这6个专题，介绍了国际冻土力学与工程方面研究的一些主要进展，既反映了国际 冻土力学与工程研究的水平，也代表了21世纪冻土学发展的方向。 关键词：地层冻结；土冻结作用；冻土力学与工程. 中图分类号：P642.14文献标识码：A 国际地层冻结会议是与人工冻结技术相关的国际会议，侧重于工程应用；国际土冻结作 用会议是与土的冻胀融沉过程相关的国际会议，侧重于

2、理论研究。这两个国际会议对增进各 国冻土学界科学家的学术交流和推动冻土学科的发展起到了重要的作用。自1997年这两个会 议合成国际地层冻结和土冻结作用会议，现已成为冻土学家们进行学术交流、聚会的一大盛 事。 2000年国际地层冻结和土冻结作用会议于2000年9月1113日在比利时召开。 此次会议共设6个专题：热质迁移、冻结敏感性和冻胀、力学性质、环境土冻结、工程设计 、工程实例。来自法国、德国、中国、美国等国的70多位代表参加了会议。本次会议是世纪 之交冻土界的一次盛会，它不仅展现了目前冻土界的最新研究成果，而且也指明了21世纪冻 土学发展的重要方向。下面围绕这6个专题将会议的一些主要研究进展

3、作一综述。文中 所引用的文献均出自本次会议的论文集。 1热质迁移 土体冻结过程中，水分向冻结锋面迁移并结晶膨胀造成土体的冻胀。物质的迁移、温度场的 变化是热质迁移问题研究的主题。本次会议上有关热质迁移机理问题研究的论文有11篇。 热质迁移研究的主要内容之一是土物理参数的性质研究，如土颗粒含量、容重、热参数、导 水系数等。Cames-Pintaux在分析道路冻结过程时，利用GEL1D软件对热参数的 影响范围及其各参数之间的相互作用进行了定量计算，发现导热系数及含水量是非常重要的 两个参数，对流交换系数及初始温度状况在路基水热性质随气候变化中起到了重要作用。Wa tanabe认为临界冻结速率与冻结

4、锋面处的颗粒含量有关，单位体积颗粒含量越 多，临界冻结速率越低；在饱和土体中，冰透镜体的增长率正比于冰透镜体增长面的过冷度 。 Chuvilin研究冻土中天然气水合物及孔隙冰形成机理时发现，当潮湿含气的土壤被冷却时， 在温度及压力合适情况下，土壤中的孔隙水会形成甲烷气，而另一部分水则变为冰。多次的 冷热循环促进甲烷的形成，这归功于水分的记忆功能及土壤的再造作用；在土壤的冷却冻 结融化升温的过程中，当压力足够时，水合物首先在土壤的冷却阶段形成，其次是在融 化阶段，这时冰逐渐融化成水。 建立热质迁移模型，使研究理论化、定量化是热质迁移研究的主要内容之一。Fremond等基 于能量守恒、熵不等概念以

5、及流动率与自由边界正交的原则建立了热质传递耦合方程，并对 雨水成冰增长、冻土融化过程进行模拟计算。Goering依据质量、动量及能量守恒建立了多 孔介质中气、热耦合三维数值模型，通过计算并与室内模拟试验对比，所建模型吻合的很好 。Gorelik认为刚性冰模型无法估计相变时的体积变化，合理的模型需考虑冰含量的变化、 冻土的渗透性、冰及土骨架的变形。在其建立的热质迁移模型中，考虑饱和土体而分别建立 了温度场、冰场、水场以及土骨架质量场的发展4项耦合方程。Osokin在分析雪盖对土冻结 过程影响时，给出了雪盖密度导热系数的关系的经验计算公式。在多孔透气性较好的基础材 料中，当温度梯度向上时（冬季），

6、会有对流产生，对流加速基础温度的降低。冬季铁路路基的孔隙气体的对流作用对热传递有着重要的影响，加速冻结及冻胀的产生，对高 速铁路运行极为不利。 在热质迁移模型应用中，李东庆基于Harlan水热耦合的概念，对退化型的多年冻土区道路进 行了稳定性计算。发现路基的热稳定性与其路面材料有很大关系。通过热稳定计算，在退化 型的多年冻土区的道路临界路堤高度为沥青路面混凝土路面砂砾石路面。令锋采用Harlan 模型，只考虑相变问题，用有限元方法分析了高边坡路堤中路堑的设置，表明路堑能有效地 降低路基融化深度，改善路基不对称温度场。令峰对施工季节的分析计算，发现夏季施工对 融化深度的影响在最初5年内很大，如在

7、青海康定公路所处的自然环境条件下，融化深度 之差约为0.45 m。Dubina分析了地表热阻材料，证明增强了虹吸管的作用，且在夏 季使用热阻较全年使用效果更好；建议通风基础加护盖，夏季关闭箱盖，冬季打开箱盖。箱 体与半导体类似，夏季阻热、冬季通畅，能对保护冻土起到很好的作用。 2冻结敏感性与冻胀. 本届会议围绕冻结敏感性和冻胀研究共发表论文12篇，总的来说，基础理论无大的突破，应 用色彩浓重，研究中更加注重试验手段的提高，尤其是高新技术的运用，使获得的数据更为 可靠，获取的信息更加广泛和深入。 冻胀的发育机理及其控制对策始终是土冻结研究中的一个核心问题，本届会议也不例外。其 中有代表性的工作包

8、括：Akagawa提出了静态冻胀控制理论并通过试验予以验证。其基本思 想为：在静态冻胀阶段，冻胀率的大小决定于冻土中的静热流量的大小，当最暖冰透镜体处 的静热流量为0时，静态冻胀阶段结束而进入长期冻胀阶段。研究表明，静态冻胀量占到总 冻胀量的70%80。基于这种认识，Akagawa提出了通过采取提高冷暖端的温度而有效地减 小或中止静态冻胀的方法，并结合试验建立了静态冻胀率与静热流量之间存在的关系。 H.cAKotAKe和Thimus等设计 了一套试验装置，用于测定自轴心开始冻结的圆柱形均质砂土和竖层状非均质粘土，在不同 起始温度下冻结过程中的轴向和侧向变形，并分析了内在的变化机理。注意到冻结过

9、程中冻 结部分对未冻部分的压密现象，即所谓的冷生固结现象，强调在人工冻结过程中，应充分重 视砂性土中的适度排水，以减小变形。对非均质粘土而言，冻胀变形各向异性明显，特别是 层理结构对冻胀的发育影响较大。冷生固结现象在粘土冻结过程中也比较显著。此外，Kaga n等对岩石的冻胀现象进行了分析，分析主要集中在岩石节理被含水量较大或饱 和细粒土充填，形成封闭系统下的冻胀敏感带，发生冻结时，具有较大变形和破坏力，对工 程构筑物的安全运营构成威胁。日本学者T.Ono设计研制了一套采用激光传感 器监测侧向变形的三轴冻融试验装置 ，可附加不同的侧限应力条件，并在此基础上研究了不同应力条件下冻结过程中的胀缩变形

10、 ，尤其是观测到了瞬间变形的过程。日本学者T.Ishizaki开展了冻融作用对文物破坏的研 究，完善了一套试验观测装置，采用摄像系统对冰分凝及破坏过程进行动态监测，提出了简 化的冻结缘未冻水流模式。 来自我国的论文共有5篇。高伟对路基材料粉煤灰的冻胀规律进行了 对比研究，简化了评价因素，在工程应用中有一定参考价值。陈湘生等考虑离 心力的影响，建立了地基冻胀融沉的试验模型。何平等和李萍 等分别对饱和土的水热力场以及冻结缘特征进行了研究。张立新等在现场观 测了次生盐渍化土壤在强蒸发背景下的冻结特征。以上研究，基本上代表了目前我国冻融过 程和冻胀研究的现状。 3冻土的力学性质 冻土力学性质研究方面共

11、有7篇论文，主要涉及冻土的动力学特性、深土冻土力学特性以及 冻土结构性定量评价问题等，均属于冻土力学研究的前沿问题。 Frolov等通过冻结饱冰砂质粘土、粗颗粒碎屑土、岩石（火成岩、变质岩和沉 积岩）静力学 和超声波实验，分别给出了它们在不同温度和含水量下的静、动弹性模量，并通过与温度、 土中盐分、岩性对弹性模量的影响分析发现，静弹性模量与动弹性模量有相同的变化规律， 即弹性模量随温度的降低而增加，随含盐量的增加而降低，随粗颗粒含量的增大而增大。建 立了统一的静弹性模量Es与动弹性模量Ed之间的关系，为我们现场利用声波法快速测定 静弹性模量提供了很好的理论依据。李海鹏等通过三轴应力状态下兰州黄

12、土的 动蠕变试验发现，破坏时间随围压增大而增大，但随着围压的进一步增大而减小；相对应的 最小蠕变速率随围压的增大而减小，但随着围压的进一步增大而增大。在同一围压下破坏时 间随频率和蠕变应力的增加而减小，最小蠕变速率随蠕变应力的增加而增加。俞祁浩 等通过冲击试验研究了摆锤质量 和含水量对冻土冲击韧度的影响，试验发现：冲击韧度随冲量的增大而增大，但其中摆锤速 度对冲击韧度的影响大于摆锤质量的，特别是当冲量大于34Ns时；温度对冲击韧度的影响大 于摆锤冲量的。而含水量对冲击韧度的影响表现为抛物线型，即当含水量小于液限时，冲击 韧度随含水量的增大而增大，当超过液限时，冲击韧度随含水量的增大而减小，并趋

13、于纯冰 的冲击韧度。 齐吉琳等通过对冻土力学性质的分析认为，冻土的结构性是影响冻土力学性质 的主要因素。其结 构可由两部分组成：颗粒的排列和联结，这二者的共同作用导致了冻土不同的工程性质。并 从理论上给出了下一步如何进行冻土结构性研究的思路方法。盛煜等基于归一化思想，考 虑到冻土蠕变曲线的相似性，建立了冻土的归一化蠕变模型，即冻土的蠕变规律可以由无量 纲化的蠕变指标和一条只与材料性质有关归一化蠕变曲线描述，与外荷载、温度和时间无关 。并在此基础上模拟分析了常应力和变应力条件下冻结砂土的蠕变过程，试验结果与计算结 果有很好的一致性。这样在工程应用中只要知道冻土在恒应力下的蠕变指标及一条蠕变曲线

14、，便可根据变动过程中冻土的蠕变破坏性质的研究结果应用归一化模型预报冻土在变应力条 件下的蠕变。 马巍等通过对冻结砂土的三轴压缩试验发现，固结过程对冻土的强度与变形有明显影响，经 历K0排水固结（K0DCF）的冻土强度最大，破坏变形最小；经历先冻结后固结（FC）的 强度 最小，破坏变形最大；经历等压排水固结（EDCF）和等压不排水固结（EUDCF）介于中间。 因此，在人工冻结地下工程研究和深部冻土力学研究中，选用K0DCF过程将更接近实际情况。在另一篇论文中，马巍等基于恒应变速率三轴压缩试验分析了冻结粘性土的变形过程， 试验发 现加荷初期试样体积收缩，但随着荷载的进一步增大而变为膨胀；轴向应变随

15、偏应力的增大 而增大，表现出明显的粘塑性特征。应力应变曲线上的准弹性段、屈服处和粘塑性段刚好 分别对应体变曲线上的体缩段、体缩量最小处和膨胀段。在同一围压下，随负温的增大，相 同条件下冻结粘性土的轴向变形减小、体缩量增大、膨胀量减小；在同一负温下，相同条件 下的轴向变形和体缩量随围压的增大而减小、膨胀量随围压的增大而增大。并基于此给出了 考虑体变的应力应变关系。这将对准确预报冻土地基及冻土结构物的应力应变状态均具 有十分重要的意义。 4环境土冻结 环境问题已越来越引起全球范围内的广泛关注，本次会议也不例外。有5篇文章讨论了环境 土冻结问题。涉及的内容主要包括两个方面：一是环境污染方面，如利用温

16、度梯度法净化土 和利用冻土挡墙封闭埋藏污染物；二是考虑在永久冻土地区施工等人为活动对其周围环境的 影响。冻土地区的环境问题包含的内容很多，涉及因素比较多，研究起来比融土地区更困难 ，尽管如此，作者对于他们所关注的问题进行了卓有成效的研究工作。但总起来说研究的内 容和力度还有相当大的空间。 金属阳离子在土中以不同形式对土进行污染，如溶于土中的液相、随水合物和碳酸盐沉淀、 混入矿物质和有机物中以及吸附在胶体表面等，目前的净化方法只是解决一种或两种金属阳 离子，所以探索用简单方法提取多种重金属阳离子备受关注。Gay等通过研究提出了利用冻 结峰面的移动使悬浊液中的金属污染物排除的“低温净化法”，其机理

17、主要是大多数的金属 盐的溶解度较高，且随温度的降低溶解度降低，金属盐结晶析出；重金属离子在污染的土中 经常是与其他颗粒分离的，利用温度造成的冻结峰面的移动就可以使其得以排除。它的优点 在于可以使多种重金属离子排除。冻结挡墙在工程中的应用已经有100多年的历史。其主要 功能就是在工程施工过程中或施工完成以后，利用人工冻结的方法得到高强度和不透水性的 冻结挡土墙以利于施工或构筑物的稳定，或用它作为埋置污染物掩体，以形成封闭的区域使 污染物不至于外泄。Long等通过 “橡桥工程”，讨论了人工冻结挡墙作为支护结构进一步 在工程中应用的可能性，并通过现场试验、寿命测算、能耗、费用等综合分析，提出在环境

18、保护中冻结挡墙是经济可行的方法，比其他技术有更多的优越性。由于工程建设或矿物开采 过程中排除的盐水可能引起地下水的污染，因此提出了一系列新的问题。如选择合适的储存 区使其所在地区的水利条件相对独立，以避免泄入周围的河流中导致生态灾难和确定其分布 规律等。Velikin等利用大量的资料，通过数值模拟计算给出了废弃的盐水在永久冻土下所 埋藏的大范围的地下水中时间和空间上的分布规律。 鉴于前人关于多年冻土热稳定性的概念无法表示人为活动下冻土的稳定性的问题，吴青柏 等提出由季节融化深度和可能的季节冻深的比值来表示之，即Sp=H/Hp。并通过青藏公路沿线的数 据资料计算了自然状态和铺设沥青路面状态下的热

19、稳定性，得到了热稳定性、年平均地温、 季节融化层低面温度和季节融化深度之间的关系。结果证明此因子能够反映人为活动下的多 年冻土的热稳定性。考虑到铺设载有负温液体的管线对于其经过的地区造成附加冻胀，在管 线设计过程中必须考虑附加冻胀对于管线的应力，Rivkin等研究了铺设管线后盐碱地区融区 宽度随季节变化的问题以预测其位置的变化和位移。研究发现融区边界随季节的变化与地温 的变化相一致。变化较大的地点位于盐碱地。 5工程设计 从本次会议收录的文章来看，目前关于工程设计应用方面的研究比较活跃，文章涉及的 范围较广，讨论的问题有道路工程、地基、边坡、隧道等。 Dubina提出了冻土区结构物与土层系统中

20、应力应变、温度、湿度场变化和相互影响的数学 模型。在模型中，热物理参数对应力应变状态演化的影响用孔隙冰的含量来解释，孔隙冰 含量是由土的温度、类型和含盐量所决定的。土层利用粘塑性和微观变形、破坏理论来描述。利用所提出的模型对冻土区结构物与土层系统的热力学行为进行了分析。 牛富俊等在分析重力墙、悬臂梁和薄板模型的基础上，提出把冻结管的强度考 虑进去，以降低工程造价的思路，并进行了实验分析和数值分析。研究证明如果将冻结管的 强度考虑进去，可使冻结墙的变形降低20%。 Furnberg等研究了轻膨胀粘土（Leca）在公路和铁路工程中的隔热效果问题，认为用Leca最 大的优点就是不会污染环境。Leca

21、能使冻结穿透力大大降低，可以减少地基的失稳，防止变 形。力学实验和现场调查都证明Leca可以被作为道路结构的一部分。由于不均匀冻胀及其对 道路造成的损害使道路修建和维护的费用都很巨大。如果在修建时，用过于安全的上层厚度 ，就会造成耗资大增；但如果修建耗资降低下来，那么维护的耗资就要上升。鉴于此，Gust avsson给出了冻结指数和冻胀的分布规律，基于概率分析提出评估冻害发生的 方法；基于费用分析提出了道路中用非冻胀敏感性土层最佳厚度。 气候的变化对永久冻土的分布和厚度都有着直接影响。Kazarnovsky等预测了2 1世纪俄罗斯国土范围内永久冻土的分布和厚度。并基于南部一特殊的多年冻土区，提

22、出了 进行多年冻土地区道路设计和建设的基本原则。 考虑到上覆结构物与冻土地基间热交换的复杂性，Long提出了结构基础热学设 计的Phi分析方法。用所提出的模型可以对所设计的地基及其周边地区进行简单的三维分析 ，并对气候和设计的变化进行快速评价。 Newman等认为，在人工冻结施工过程中，忽略对流热传递现象通常会造成对冻 结圈交圈的乐观估计，同时会过高估计冻结管周围土的冻结程度。通过利用TEMP/W程序进行 设计计算证明，对流现象必需在设计过程中加以考虑。 Ravaska等基于理论分析和数值模拟讨论了年平均气温为0-3 的芬兰拉普 兰地区是否可以使用通风管或人工冻结的方法来保护冻土不被融化，结果

23、表明在比较低的温 度下（-3 ）的冻土地基可以采用此方法保护冻土，但在-1 的冻土地基上采用则不能有 效地保护冻土，而必须采用其它方法。 Rijkers等通过试验研究了在冻结过程中砂土和粘土的轴向和径向冻胀量，并基于试验结果 对隧道冻结法开挖过程中土的变形和应力发展过程进行了数值分析。两种土的变形和应力发 展有较大差异，排水条件和地层走向与冻结管的关系都是重要的影响因素，但研究证明隧道 间的横向隧道是可以用冻结法施工的。 基于大量的现场观测资料，Saarelainen等认为在芬兰的施工过程中寒冷的冬 季气候和冻结作用必须加以考虑。冻胀作用必须用适当的方法控制，即根据实际的规范设计 厚度大于2

24、m的公 路垫层；冻胀危险性的评价根据冻胀敏感性的概念来进行，即根据地基土的冻胀敏感性和地 下水条件来划分；新的方法中利用分凝势来代表地基土的冻胀特性，其可以直接根据旧公路 的冻胀的观测来确定，或根据实验室冻胀实验甚至直接根据土的种类来评价；防冻胀措施可 以利用当地的冻结指数和冻胀设计来进行，其方法可以利用厚的矿物层或者隔热层；设计下 部土层的模量用弹性模量，其可根据土的类型来估计，土层的等级可用最低者；公路的硬度 根据设计期间如3050年内期望的交通量利用弹性分析来确定。 Takeda等通过研究提出了边坡保护的一项新措施，即利用当地的矮竹作为地面 覆盖物，用新型的格子来保护矮竹，从而起到在寒冷

25、地区的公路两旁保护边坡的作用。 赖远明等通过模拟计算，寒区隧道开挖过程中渗流场、应力场和温度场之间的 相互作用进行了数值分析。计算结果表明，渗流场和应力场对寒区隧道冻深的影响作用很大，冻胀力对隧道衬砌层的应力影响也很大。同时计算结果还说明，寒区隧道的初始应力对地 震的瞬间应力反应较大。因此，在寒区隧道的工程设计中，隧道的衬砌必须考虑这些因素。 6工程实例 本次会议论文集共收录有关工程实例的论文15篇，是在本次会议上收录文章最多的，所涉及 .的工程包括隧道、地铁、矿产开采、核废物处理、寒区建筑地基与基础，以及冻土 的现场测试技术等各个方面。 6.1人工冻结技术的应用 在公路隧道建设方面，Berg

26、gren介绍了奥斯陆海峡海底隧道部分区段采用人工 冻结法施工的 情况。由于奥斯陆海峡位于一区域性的主断裂带中，隧道建设中将穿越软弱岩-土区，尤其 要穿越水下120 m处的一古冰川融化水冲刷而成的古河道区，该河道在隧道穿越区宽15 m。 河道沉积物为松散的含砂、砾石和岩块的冰川沉积，透水性良好，因此，此处土体中的静水 压力达120 m。在原设计中曾打算用注浆法对该区域实施止水和加固，但在具体操作过程中 接连不断的钻井事故表明，注浆法几乎不可能有效加固该区域土体。事实上，在不得不放弃 注浆方案之前，已经消耗了大约700 t的水泥浆，但止水和加固效果微乎其微。在此情况下 ，设计者在考虑到人工冻结法良

27、好的可靠性和可控性的条件下，采用了人工冻结加固该区域 的施工方案并在此复杂的条件下取得了成功。设计者在冻结土体稳定性计算中采用了简化的 梁模型。作者认为，土层人工冻结法是一可靠而又对环境影响小的岩土工程方法。 Hass等介绍了目前正在建设中的荷兰斯凯尔特河过江公路隧道施工过程中应用人工冻结技术的情况。由于隧道6.6 km长的范围将位于粘土层中，在软土中开挖如此长的隧道在西欧还 是首次，因而其施工受到了广泛关注。该工程包括两条单向2车道隧道，每隔250 m由一个长 12 m、断面面积约6.25 m2的横向连通通道相连。人工冻结技术应用于连通通道新澳法施 工中的防渗与临时支护。文中较为系统地介绍了

28、对此进行的地质调查、工程设计、施工、监 测以及质量保证体系等。目前，先期施工的两条通道中，一条正处于冻结期，另一条正在施 工冻结孔。在地铁建设中，人工冻结技术再次以其优越的防渗、支护功能及施工方便性而得 以广泛应用。在本次会议上， 有3篇文章涉及到了该方面的内容。 Hass等在另一篇文章中，阐述了将柏林的“US”地铁线从东部延长至拟建于 西部的车站工程的冻结施工计划与设计工作。整个工程设计冻结土体长度490 m,体积达84 2 00 m3，是截止目前世界上应用人工冻结法所施工的最大的隧道工程。 Greinacher等在论文中介绍了应用冻结法施工一个宽60 m、长40 m、高15 m的水泥沉箱的

29、情况 。此沉箱需沉入地下25 m，然后在其竖壁上打开一通道口（此范围用素混凝土浇注作为防渗壁）。初步设计中计划将沉箱开口的土体进行注浆防渗与加固，但在沉箱到位拆除素混凝土防渗壁后，由于加固土体部分的裂隙和断裂，大量的水和土体涌入箱体，为避免更大的破坏 ，不得不将箱体浮起至地下水位之上。为解决该问题，设计者经过对数种方法的对比研究， 最后决定采用冻结法加固沉箱开口前土体。实践证明，该法是安全可靠的。此外，作者还介绍了如何在施工完成后通过加热将冻结管抽出冻结土体的技术方法。 与上述沉箱建设工程类似， Deilmanm-Huniel等介绍了应用人工冻结技术进行沉井施工的 工程实例。所不同的是此工程未

30、采取自地表而下至沉箱范围内土层的全段冻结，而仅是冻结 了. 富水地层部分。尽管作者从该文结论中仍是简要地综述了整个施工过程，但我们仍可以看出 ，人工冻结技术较之于其他岩土工程技术，存在着空间上较强的可控性和适应性。 Azer等在题为“柏林，正处于破坏中.”的一文中介绍的情况类似与 Greinacher等的论文 ，由于隧道全断面开挖安装开挖机组的需要，预先施工了一个宽60 m、长39 m、高14 m的水 泥沉箱，但在打开开挖面墙体时，从预先注浆加固的土体中向箱体中的涌水使得施工不得不 停止，为此，在认真分析对比了液氮与盐水冻结的优缺点后采用了后者，并取得了成功。此 工程再次表明，土层人工冻结法在

31、处理地下水渗漏方面是安全而又成功的工程措施。 以往提到应用人工冻结技术进行矿产开发，大多指矿井建设方面，而此次会议上加拿大的Newman和美国的Maishman著文介绍了应用冻结法进行特大型铀矿开采防水帷幕构造的工程实例 。该铀矿位于加拿大西部，是全世界最大的高品位铀矿，主矿体位于地下550620 m。由于 矿体在三个方向上为断裂、裂隙岩体所包围，而此破碎带又极为富水，因此，为开采矿体而 施工了大规模的冻结止水及临时支护结构。此工程的实施为复杂地质、水文条件下的矿产开 发积累了经验。人工冻结技术的一个突出优点是可及时应用于工程抢险。 Sopko等介绍了在加利福尼亚圣地亚哥河口海岸地区进行一直径

32、13 m、深61 m 的井筒冻结施 工中，由于预先对地质、水文条件调查不够充分，在土体开挖后，冻结井壁出现了裂隙，导致周边地下水涌入、地表沉陷。为此，在回填井筒后又紧急采取了液氮冻结土体应急措施， 并于短短两个月之内完成了复杂条件下的工程抢险，表明人工冻结技术在岩土工程事故抢险 方面存在着强大的生命力。 Kamata等介绍了应用人工冻结进行现有电缆隧道改造工程的情况。该工程是出于拟建地铁隧道需穿越现有电缆隧道、需将电缆隧道由高程40.7 m降至4.55 m。工程中采用了弯曲冻结管 冻结技术，设计中充分考虑了墙体厚度、冻胀和融沉等一系列问题。由于设计、施工精细， 工程完成状况良好，为此，作者在结

33、论中认为人工冻结技术可成功应用于一些特殊条件下的 隧道施工，但其前提是必须设计、施工极为仔细。 工程建设中的环境效应或影响已引起了岩土工程界的普遍关注，作为岩土工程措施的土层人工冻结技术，不可避免的会让研究者对之进行环境影响考查。Dieter Rebhan 和Alexander Buinger发表了出于环境考虑而应用液氮进行土层冻结的论文， 并介绍了两个工程实例。作者认为，应用液氮冻结土层是环境卫生而技术安全的岩土工程措 施，如果设计、组织得当，在复杂的冻结工程中，其经济效益也是良好的。 土层人工冻结技术尽管存在着各方面的优势，但若设计、施工不当，也会导致工程失败。美国的Shuster对失事工

34、程进行了总结后认为，大多数失事工程，从主观角度讲 是由于设计、 施工不当，或计算中对风险考虑不周所引起；而从客观条件角度看，则事故直接或间接起因 于水条件，尤其是地下水条件，部分是由于冷冻机组功率不足、绝热不良或冻结管等问题。 为此，为更好地应用土层人工冻结这项已发展一个多世纪的施工技术，进行技术上的充分认 识及具体应用条件的详细分析是十分必要的。 6.2多年冻土区基础工程 Feklistov等介绍了一个多年冻土区天线架桩基础的变形情况，经分析认为，引起桩基 变形的主要因素为桩体埋深不足及冻胀敏感性土体处于塑性变形状态。为此，在采取对桩周 土体热虹吸降温及覆盖泡沫材料绝热后，在5年的时间里桩基

35、趋于稳定。 Grebenets等指出，在俄罗斯北部地区城市中，已发现了大面积的建筑物变形问题。引起此 现象的主要问题是不良人类工程活动对冻土环境造成了负面效应，而全球变暖并 未造成明显影响。为此，作者建议应防止冻土的工业污染，并采取类似于热桩等人工制冷技 术保护冻土，进而避免建、构筑物变形。 6.3工程测试技术 本次会议论文中，介绍工程测试技术的文章有2篇。日本的Okubo介绍了为估计地下45m处进行人工冻结施工中冻胀力测量的新技术。由于测试技术先进，结果可靠， 依此实施的工程措施取得了良好的工程效益。 张建明等介绍了就兰州地区季节冻土进行的声波现场测试工作，通过测试、分 析获得的01.5 m

36、深度范围内冻融土的纵、横波波速以及相应的土的天然容重、含水量 及地温资料，初步确定这些指标之间的定性关系，这一工作为进一步研究冻土的声波特性指 明了方向。 综观这次会议发表和交流的有关工程实例的论文，可以看出，人工冻结技术已广泛应用于各 类岩土工程建设，并已经在最近几年中取得了许多工程成就。但同时可以看出，针对这一工 程技术的基础理论研究成果较少，也就是说，其理论研究还未赶上工程实践水平。这一现象 与基坑工程实践与研究相类似，而造成这一状况的原因也许在于其很强的实践性。 参考文献(References)： 1Ground Freezing 2000. Proceedings of the In

37、ternational Symposium on Ground Freezing and Frost Action in SoilsC. A A. Balkema, Rotterdam, 2000. INTERNATIONAL ACHIEVEMENTS OF STUDY ON FROZEN SOIL MECHANICS AND ENGINEERING Summary of the International Symposium onGround Freezing and Frost Action in SoilsCHENG Guo-dong （State Key Laboratory of F

38、rozen Soil Engineering, Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute, Chinese Academy of Scineces, Lanzhou 730000,China） Abstract：The international symposium on ground freezing and frost action in soils was held from September 11 to 13,2000 in Belgium.There are 6 main topic

39、s in the symposium:heat and mass transfer, frost susceptibility and frost heave, environmental soil freezing, engineering design and case histories. Papers concerned with heat and mass transfer cover the physical parameters, the forming mechanism of natural gas and hydrate and the pore ice,the theor

40、etical model of heat and mas s transfer and its application in engineering etc.To say generally about frost susceptibility and frost heave, there is no obvious breakthrough in basic theory, but more emphasis is put in applications, especially in the improvement of measurement method, so as to get more extensive and accurate data. As to the mechanical property of frozen soil,some enterprising attempts are made concerning the dynamics properties,the mechanical properties