214国道沿线的多年冻土及其工程地质条件评价
本文关键词：214国道沿线的多年冻土及其工程地质条件评价，由笔耕文化传播整理发布。
６卷第４期第３２０１４年８月
冰 川 冻 土
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＬＡＣＩＯＬＯＧＹＡＮＤＧＥＯＣＲＹＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．４
Ａｕｇ．，２０１４
ｄｏｉ：１０．７５２２／ｊ．ｉｓｓｎ．１００００２４０．２０１４．００９５
ＣｈｅｎＪｉ，ＦｅｎｇＺｉｌｉａｎｇ，ＳｈｅｎｇＹｕ，ｅｔａｌ．ＰｅｒｍａｆｒｏｓｔａｌｏｎｇＮａｔｉｏｎａｌＨｉｇｈｗａｙ２１４ａｎｄｉｔｓｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｌａｃｉｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｏｃｒｙｏｌｏｇｙ，２０１４，３６（４）：７９０－８０１．［２１４国道沿线的多年冻土及其工程地质条件评价［Ｊ］．冰川陈继，冯子亮，盛煜，等．
２０１４，３６（４）：７９０－８０１．］冻土，
２１４国道沿线的多年冻土及其工程地质条件评价
１
冯子亮１， 盛煜１， 曹元兵１， 房建宏２陈继，
（１．３００００；中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室，甘肃兰州７
２．１０００１）青海省交通科学研究院，青海西宁８
摘２１４国道位于青藏高原的东缘，１９８５－２０１２年期间的冻土勘察和地温监测资料表明，在河卡要：
３９ｋｍ范围内的高山、滩地和沼泽化草甸地区分布着不连续和岛状多年冻土，公路实际穿山至清水河４
３２．４ｋｍ，沿线绝大部分路段的地温高于－１．５℃，含冰量、冻土上限等越的多年冻土段累计里程约２
多年冻土特征指标随地形、地貌变化剧烈．在分析上述资料的基础上，从冻土热稳定性和自然环境两１４国道多年冻土工程地质个因素入手，采用突变级数法建立了多年冻土工程地质条件评价模型并对２
２１４国道沿线冻土热稳定性普遍较差，自然环境多处于一般状态．除条件进行了定量评价．结果表明：
１４国道病局部少冰、多冰冻土路段以外，沿线多年冻土工程地质条件总体处于较差或恶劣状态．与２害调查资料进行比较后发现，路基病害一般发生在工程地质条件差的路段．这表明该评价结果比较准１４国道和新建共和－确的反映了沿线的多年冻土工程地质条件，对于现有２玉树高速公路的运营和维护具有重要的指导意义．
２１４国道；多年冻土；突变级数法；工程地质条件关键词：
６４２．１４中图分类号：Ｐ
文献标识码：Ａ
１００００２４０（２０１４）０４０７９０１２文章编号：
０ 引言
１４线北起青海省西宁市，南至云南省景国道２
５６ｋｍ，其中，青海省境内长度超过洪市，全长３２
１０００ｋｍ，是西宁与青海省南部地区联系的一条重２０１０年玉树地震后，国家规划新建一条与要通道．
１４国道共和－玉树段基本平行的高速公路．原２
２１４国道共和－结古段位于青藏高原的东缘，沿线００ｍ以上．１９５４年，中国公的高程普遍在海拔４０
１４国路建设中第一次遇到的高原多年冻土就是在２道的查拉坪段
［１］
００～４４４０ｍ之间．根据２１４国道沿下界在海拔４１
１４国道沿线线多年的水文和工程地质勘查资料，２的多年冻土研究有了一个比较全面的发展
［４－６］
．河
４０ｍ，阳坡的卡山阴坡的多年冻土下界在海拔３８
００ｍ；鄂拉山南北坡的冻多年冻土下界为海拔４０
００ｍ和３８５０ｍ．在多年冻土下界分别为海拔４０
３７ｍ处的多年冻土厚度方面，鄂拉山北坡海拔４１
９ｍ，花石峡多年冻土厚度为１６ｍ，玛土厚度为４
０ｍ左右．多县黄河沿和县城的多年冻土厚度均为１在沿线冰缘现象方面，在巴颜喀拉山北坡发现大量
１４国季节性和多年生冻胀丘．在冻土分布方面，２道沿线多年冻土主要分布于河卡山、鄂拉山、巴颜
喀拉山地及花石峡至玛多间的低山丘陵区，总长共３３０ｋｍ．根据１９９０－１９９４年的冻土工程地质勘测结果，朱林楠等
［７］
．其后，随着公路病害整治、道路
１４国升级改造以及沿线其他工程建设的实施，对２
［２］
道沿线多年冻土的认识不断提高．徐叔鹰等指２１４国道鄂拉山的多年冻土下界在海拔３８００～出，
３］
４０００ｍ；边纯玉等［关于鄂拉山多年冻土下界的研究结论与前者基本一致，巴颜喀拉山南坡的冻土
１４国道沿线的统计资料表明，２
２ｋｍ连续多年冻土路段和１４７ｋｍ不连续多年有９
收稿日期：２０１４０３１１；修订日期：２０１４０６１７ 基金项目：中国科学院“２９Ｙ２２９Ｄ０１）；国家自然科学基金项目（４１１０１０６５）西部之光”项目（资助 作者简介：９７７－），２００７年在中国科学院寒区旱区环境与工程研究所获博士学位，陈继（１男，河南永城人，副研究员，现主要从事寒区
ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｊｉ＠ｌｚｂ．ａｃ．ｃｎ工程与环境方面的研究工作．Ｅ
４期陈２１４国道沿线的多年冻土及其工程地质条件评价继等：
７９１
冻土路段．为了更加深入研究沿线冻土及其与工程
９９５年在２１４国道Ｋ４１８ｋｍ处建设的相互作用，１
［８］
９９８－２００３年在２１４了花石峡冻土观测研究站，１
０余个，国道鄂拉山－玛多段布设了冻土监测断面２
件进行合理的评价显得尤为重要．
１ 冻土调查数据及沿线冻土的分布和特征
１．１ 冻土调查数据介绍
９９０－１９９４年、１９９８年、２００２－２００３年基于１
０１０－２０１１年４个时间段２１４国道沿线的工程和２
００９年的温泉冻土调查资料和地质勘查资料、２１９９８－２０１３年的沿线不定期地温监测资料，我们对沿线的多年冻土调查资料进行了全面的汇总，并在００余个，包括天然孔和保温路基、碎地温监测孔２
石护坡路基、通风管护坡、遮阳板护坡等不同地温２０１０年，青海玉树地震发调控措施的监测断面．
生以后，为了服务于共和－玉树高等级公路的建
１４国道沿线的多年冻土开展了一次全面的设，对２
［９］
工程地质勘查，基本掌握了沿线的冻土分布规律
［１０－１２］
．与季节冻土相比，多年冻土对气候变化的脆弱性更显著［１３］
．随着全球气候的变暖，２１４国道沿线的气温、多年冻土下界普遍升高［１４］
．从１９６１－１９９９年，玛多年平均气温总体呈变暖趋势，增温速率在０．２℃·（１０ａ）－１
左右；从１
９９０－１９９８年，鄂拉山、姜路岭的冻土下界升高了５
０～１００ｍ，长石头山升高了１
３０ｍ，巴颜喀拉山北坡下界从海拔４３
２０ｍ升高到海拔４３７０ｍ，升高了５０ｍ；南坡从海拔４４９０ｍ上升到海拔４５６０ｍ，下界升高了７０ｍ［１５－１８］
．从沿线冻土分布的范围来看，２０世纪７０年代以前，黄河沿和玛多县城均为多年冻土地
段，２０世纪９０年代以后均变为季节冻土段［１９］
；从１９９０－１９９８年，沿线多年冻土路段的长度发生了显著的减小［２０］
．２
００８－２０１２年冻土调查及测温资料表明，作为沿线多年冻土最为发育、地温最低的路
段，
２１４国道巴颜喀拉山及查拉坪段的年平均地温普遍在－
１．５℃以上，没有探测到低于－２．０℃的冻土路段
［２１－２３］
．预计到２０５０年，黄河源区的极端
高温事件显著增多，极端低温事件大幅减小［２４］
，巴颜喀拉山的多年冻土将严重退化，沿线部分地区将
退化为季节冻土［２５］
．多年冻土的退化现状表明，２１４国道沿线的多年冻土已经发生了严重的退化，从工程建设和环境变化的角度来看，目前需要对沿线多年冻土分布与特征的现状给予新的研究．作为一条穿越３
００ｋｍ左右多年冻土区的高速公路，与以往我国在东北地区高速公路建设所经过的小范围岛状多年冻土相比
［２６－２７］
，共和－玉树高
速公路是我国真正在多年冻土区修建的首条长大高
速公路，没有经验可供借鉴．与青藏公路、青藏铁路相比，由于路面宽度、形式的差异，路面吸热量
大幅度增加，再加上２
１４国道沿线冻土地温普遍高于青藏线，工程建设对多年冻土的扰动更加显著．
因此，共和－玉树高速公路所面临的冻土工程地质问题更加突出，对沿线多年冻土路段的工程地质条
２０１２年５月对２１４国道共和－清水河段的多年冻土进行了现场核对，核对工作包括路基病害和地貌调查、地温观测以及沿线重要地物点坐标采集等．在现场核对的工作中，
２００９年以前的数据仅作为参考，
２００９－２０１１年期间的数据作为基本依据，同时，参考该期间的冻土路基病害调查、坐标和地貌资料，排除钻探过程中可能存在的人为偏差．现场冻土路段范围的最小判定尺度为１
００ｍ，采用不确定路段即为多年冻土的判定原则，确保不忽略沿线可能发育多年冻土的任何一个路段．１．２ 沿线冻土的分布及特征
２１４国道经过多次升级改造，道路里程变化较大，以下分析采用的是２
００９年前的２１４国道老里程桩．另外，为了便于理解沿线的冻土分布范围，所有的冻土路段均注明了地物名称．１．２．１ 河卡山岛状冻土区（Ｋ２３１＋０００～Ｋ２３６＋
０００）
根据现在已有的钻探和物探资料，河卡山为２１４国道沿线多年冻土分布的北界．该处多年冻土主要分布在河卡山南北两侧山坡的冲沟和洪积扇上，冻土零星分布，为典型的岛状冻土．冲沟内多年冻土的分布范围均较小，主要分布在几十米的范
围之内．分布在Ｋ
２３５＋７００～Ｋ２３５＋９００间的洪积扇多年冻土范围较大，属于富含冰冻土，多年冻土
地温在－
０．５℃以上，属极高温不稳定多年冻土．２００９年河卡山隧道通车以后，２１４国道和新建的共和－
玉树高速公路基本上完全避开了河卡山岛状冻土区．
１．２．２ 鄂拉山多年冻土地区（Ｋ３１１＋０００～Ｋ３２６＋
０００）
鄂拉山属阿尼玛卿山的北支，北起都兰，南至温泉镇，曾因典型的第四纪古冰川漂砾堆积闻名地学界．Ｇ
２１４鄂拉山垭口海拔４４９５ｍ，多年冻土主要分布在温泉以北的Ｋ
３１１～Ｋ３２６之间，冻土类型从少冰冻土到含土冰层均有分布．鄂拉山山坡较
冰 川 冻 土７９２
３６卷
缓，冻土分布的南北坡向差异不明显．与纬度相近的昆仑山相比，由于海拔较低，多年冻土年平均温２～－１℃之间，高于昆仑山的－３℃，除鄂度在－
拉山南北两侧过渡段属于高温不稳定和极不稳定冻
土之外，中间大部分路段属基本稳定多年冻土．共．７ｋｍ长的隧道穿过了鄂和－玉树高速公路采用４
拉山，成功绕开了绝大部分多年冻土路段，目前仅有００ｍ长隧道和２ｋｍ左右的路基穿过多年冻土．约９
３１１＋从含冰类型上来看，含土冰层分布在Ｋ１．２．５ 红土坡－Ｋ３８７＋花石峡段不连续多年冻土（
Ｋ４１１＋０００）０００～
３８７＋０００～该段多年冻土主要分布在Ｋ
Ｋ３９５＋５００和Ｋ３９７＋５００～Ｋ４０５＋５００段，以少冰冻土、多冰冻土为主，局部为富冰冻土路段．天然
．０ｍ左右，路基下多年冻地表下多年冻土上限在３
０ｍ；多年冻土地温在－１．０～土上限在８～１
－０．５℃之间，属高温不稳定多年冻土．１．２．６ 长石头山－多钦安克朗连续多年冻土
４５０～Ｋ３１２＋５００．该路段腐殖层较厚，厚度在１．０～３．０ｍ之间，多年冻土上限约１．３～１．８ｍ，人为上限在２
．５～４．０ｍ，几乎均位于腐殖土层中．上限以下腐殖土层中的地下冰发育，体积含冰量在５０％以上，腐殖土层下部的块石土含冰量较小，主要为包裹冰．富冰、饱冰冻土主要分布在上坡段Ｋ３１３＋７５０～Ｋ３１７＋０００及下坡段Ｋ３２３＋３５０～Ｋ３２４＋０５０，天然上限在２．０ｍ左右．其中，Ｋ３１３＋７５０～Ｋ３１７＋０００段的人为上限为３．５～５．０ｍ，Ｋ３２３＋３５０～Ｋ３２４＋０５０段的人为上限为５．０～７．０ｍ，主要岩性类型为碎石土；其余路段均为少冰和多冰路段，工程地质条件较好．１．２．３ 姜路岭段山地多年冻土（Ｋ３４８＋０００～Ｋ３５８
＋０００）
姜路岭段多年冻土分布在Ｋ
３４８＋６００～Ｋ３５８＋０００段，道路沿线以基岩开挖断面多见，基岩为风化板岩．多年冻土以少冰、多冰冻土为主，局部冲沟路段为富冰饱冰冻土（
Ｋ３４９＋９５０）；多年冻土地温在－
１～－０．５℃之间，属不稳定多年冻土；天然地面的冻土上限在２
．５ｍ左右，路基下的人为冻土上限在４．０ｍ左右．新建共和－玉树高速公路采用约２
．９ｋｍ长的隧道通过姜路岭，但是仍然有近１ｋ
ｍ长隧道位于多年冻土层中，加上隧道两侧的路基，实际穿越的冻土段总长约３ｋｍ．１．２．４ 醉马滩连续多年冻土地区（Ｋ３６７＋０００～
Ｋ３８３＋０００）
醉马滩Ｋ
３６７＋４００～Ｋ３８２＋６００段分布着连续多年冻土，岩性主要为亚砂土、砾石．天然地表下多年冻土上限约２
．０～２．５ｍ，路基下多年冻土人为上限约７
．０～９．０ｍ．上限附近富含层状冰，含冰量普遍超过３
０％，Ｋ３６９～Ｋ３７８段尤为严重．富冰、饱冰冻土、含土冰层等高含冰量冻土为该段多年冻土的主导类型．多年冻土地温在－
１．０～－０．０℃之间，属于高温不稳定和极不稳定多年冻土．
（Ｋ４１１＋０００～Ｋ４６４＋０００）该段为２
１４国道上最长的一段连续多年冻土（Ｋ４１７＋２００～Ｋ４６３＋９００），长度达４６．７ｋｍ．长石头山－多钦安克朗连续多年冻土段以高含冰量多年
冻土所占比重较大，富冰（
Ｋ４５７＋５００～Ｋ４６１＋５００）和富冰以上多年冻土长达３２．６ｋｍ（Ｋ４２１＋０００～
Ｋ４２７＋０００、Ｋ４３３＋０００～Ｋ４５５＋６００），占该段多年冻土总长度的６
９．８％．Ｋ４２１＋０００～Ｋ４３１＋０００多年冻土上限主要在１．５～２．０ｍ之间，Ｋ４１１＋７００～Ｋ４２１＋０００、Ｋ４３２＋０００～Ｋ４５５＋６００多年冻土上限在２
．０～３．０ｍ，年平均地温在－１．０～－０．５℃之间，属高温不稳定多年冻土．主要岩性类型均为亚砂土、亚黏土等细颗粒土，总体冻土工程地质条件较差，部分路段极差．其余路段均为少冰和多冰冻土，上限较深，碎石含量较大，年平均地温在－
０．５～０．０℃，属高温极不稳定多年冻土．
１．２．７ 黄河沿－龙根滩岛状多年冻土（Ｋ４６４＋
０００～Ｋ５６７＋０００）
该段长１
０２．０ｋｍ，从Ｋ４６４＋０００～Ｋ５６７＋０００，其间季节冻土和岛状多年冻土交替分布，岛状多年冻土主要分布在海拔较高的越岭段、滩地和冲沟上．越岭段多年冻土有绵纱岭段（Ｋ５１２＋２５０～Ｋ５１３＋６００）和小野马岭段（Ｋ５３２＋９００～Ｋ５３９＋０００），冻土含冰量较小，以少冰、多冰冻土为主，局部分布有高含冰量冻土，年平均地温在－０．５℃以上，属高温极不稳定多年冻土；路基下人为上限约５
．０ｍ，岩性类型主要为少冰或多冰的块石土和角砾土，工程地质条件整体较好．滩地、冲沟型多年冻土分布在黄河沿（
Ｋ４６５＋３００～Ｋ４６７＋８５０）、野马滩（Ｋ５１９＋６００～Ｋ５３２＋９００）、野牛滩（
Ｋ５３９＋０００～Ｋ５４１＋２００）、野牛沟（Ｋ５４８＋７００～Ｋ５５２＋７００、Ｋ５５７＋０００～Ｋ５６１＋５００）和龙根滩（
Ｋ５６１＋５００～Ｋ５６７＋０００），除龙根
４期陈２１４国道沿线的多年冻土及其工程地质条件评价继等：
７９３
滩为少冰、多冰冻土之外，其余段落多年冻土的含冰量均在富冰～饱冰之间，天然上限较浅，年平均１．０～－０．０℃之间，属高温不稳定或极地温在－
不稳定多年冻土，岩性以亚砂土、亚黏土等细颗粒土为主，冻土工程地质条件总体较差．
１．２．８ 龙根查依玛连续多年冻土（Ｋ５６６＋０００～
Ｋ５７８＋５００）
２．５ｋｍ，以富冰、饱冰多年该段多年冻土长１
冻土为主，局部为含土冰层，地基土主要为亚砂土１．２．１０ 清水河段不连续多年冻土（Ｋ６３８＋０００～
Ｋ６７０＋０００）
６３８～Ｋ６７０长约清水河段多年冻土分布于Ｋ
３２ｋｍ路段中的台地及河流二级阶地，在河滩路段６７０以后无论何种地貌均没没有多年冻土存在．Ｋ
有多年冻土存在．按照冻土类型共划分为６个多年１．３２ｋｍ．其中对公路影响较小的少冻土段，合计１
．５６ｋｍ，占４０．３％；较为严重多冰）冻土路段４冰（
．９９ｋｍ，占２６．４％；特别严重的路段的路段２
夹砾石．天然地表下冻土上限在２
．５ｍ左右，路基下人为上限在４
．０～６．０ｍ之间，年平均地温在－０．５℃以上，为高温极不稳定多年冻土，冻土工程地质条件极差．
１．２．９ 查拉坪－巴颜喀拉山－查农穷段不连续多
年冻土（
Ｋ５７８＋５００～Ｋ６２９＋０００）查拉坪－巴颜喀拉山－查农穷段不连续多年冻土穿过２１４国道巴颜喀拉山垭口（海拔４８２０ｍ），沿着扎曲河谷滩地向西南延伸，沿线不连续多年冻土长５
０．５ｋｍ．查拉坪段（
Ｋ５７８＋５００～Ｋ５９４＋０００），以饱冰冻土和含土冰层为主，天然地表下冻土上限约２．０ｍ左右，路基下冻土上限约４～５ｍ，除北侧过渡段冻土年平均地温高于－１．０℃之外，其余路段均属于低温基本稳定多年冻土．
巴颜喀拉山段（Ｋ５９４＋０００～Ｋ６１２＋０００）多年冻土年平均地温在－
１．５℃左右，属低温基本稳定多年冻土；Ｋ
５９５＋５００～Ｋ５９６＋５００、Ｋ６１１＋０００～Ｋ６１１＋８００段为含土冰层，其余路段主要为富冰－饱冰多年冻土，天然地表下冻土上限在２．０ｍ左右，人为上限在４
．０～５．０ｍ．查农穷段（Ｋ６１２＋０００～Ｋ６２９＋０００）多年冻土类型多样，少冰、多冰冻土、富冰、饱冰冻土均有分布，冻土工程地质条件差异较大．Ｋ
６０６＋４００～Ｋ６０９＋５００富冰冻土段，主要岩性为亚砂土夹砾石，多年冻土人为上限超过３
．０ｍ，冻土工程地质条件较差；Ｋ
６２３＋０００～Ｋ６２７＋５００也为富冰冻土段，但由于岩性以细颗粒土为主，地温较高，冻土工程地质条件较差；Ｋ
６０９＋５００～Ｋ６１２＋０００、Ｋ６１５＋０００～Ｋ６２３＋０００、Ｋ６２７＋５００～Ｋ６２９＋０００为饱冰冻土、含土冰层路段，地温在－
０．５℃以上，岩性以细颗粒土为主，冻土工程地质条件极差；Ｋ６１２＋０００～Ｋ６１５＋０００为少冰冻土路段，冻土工程地质条件较好．
３．７７ｋｍ，占３３．７％．多年冻土天然上限一般为３．０～４．０ｍ，路基下多年冻土人为上限一般为７．０ｍ左右．
Ｋ６４３＋８２０～Ｋ６４５＋９００处于冲洪积山坡台地
的中部，天然地表下多年冻土上限３
．５～４．０ｍ，上限附近含少量包裹冰、薄层冰，属于少冰、多冰冻土，路基下多年冻土人为上限约７
．０ｍ．Ｋ６５０＋４２０～Ｋ６５２＋８００为少冰、多冰冻土段，多年冻土天然上限３
．５～４．０ｍ，路基下人为上限７．０～８．０ｍ，冻土上限附近没有明显高含冰量土层，８
．０ｍ以下的风化泥岩中夹有薄层分凝冰．Ｋ
６５２＋８００～Ｋ６５４＋２００路段处于山梁地带，大部分路段地表潮湿，多见冻胀草丘，山梁以西道路处于阴坡湿地，
天然地表下多年冻土上限２．０～４．０ｍ，上限附近含冰量较高，腐殖质土层较厚的区域上限较浅，路基下冻土人为上限达到８
．０ｍ左右．Ｋ６５４＋２００～Ｋ６５４＋８７０为少冰冻土段，道路左侧临河，右侧缓坡，地表相对干燥，，道路进入阳坡路段；Ｋ
６６２＋９１０～Ｋ６６４＋０３０路段处于进入清水河镇的山前斜坡地带，而该路段富含冰深度约为７
．０～１０．０ｍ，从Ｋ
６６３＋７５０起路堑主要为风化基岩，以裂隙包裹冰为主；Ｋ
６６５＋７３０～Ｋ６６９＋５００路段处于出清水河镇后的二级阶地、冲洪积台地，是多年冻土最为发育的路段，多处存在含土冰层，富含冰深度集中
在５
．０～１０．０ｍ．在Ｋ
６５２＋５５０、Ｋ６６３＋０００、Ｋ６６７＋３２０处的测温结果表明，这些路段多年冻土地温较高，多年冻土地温在－
０．５℃以上，均属于高温极不稳定多年冻土．多年冻土地温梯度较小，冻土厚度普遍大于２
０ｍ．由于该路段冻土地温较高，对于含冰量较高的Ｋ
６５２＋８００～Ｋ６５４＋２００、Ｋ６６４＋０００～Ｋ６７０＋０００路段，冻土工程地质条件极差．与１０９国道相比，高温不稳定多年冻土占绝大多数是２
１４国道沿线多年冻土的一个显著特征．沿线多年冻土年平均地温除鄂拉山山顶、查拉坪和巴
冰 川 冻 土７９４
３６卷
１．５℃左右以外，其他地颜喀拉山垭口段地温在－
０．５℃或－１．０℃以上．段多年冻土的地温均在－
由于多年冻土地温较高，因此沿线冻土的厚度普遍０ｍ以内．冲沟型、滩地型多年较小，大部分都在５
１４国道沿线多年冻土的另外一个特冻土发育是２
征．河卡山岛状冻土区、多钦安克朗、醉马滩、野马滩、野牛滩、野牛沟、龙根滩、龙根查依玛、黄河沿都属于冲沟、滩地型多年冻土，累计长度约９０ｋｍ，大部分路段的含冰量较高，主要为富冰、饱冰冻土，并且局部路段存在含土冰层．对上述各多
１４国道实际穿越的年冻土路段进行统计后发现，２
３２．４ｋｍ，冻土路段累计有２新建共和－玉树高速公
１３．８ｋｍ．路实际穿越的多年冻土路段累计有２
一层次的指标中，将重要程度相对大的指标放在前
面，相对小的放在后面．当系统的控制变量不超过４个时，最多有７种突变形式，分别为尖点突变、燕尾突变、蝴蝶突变、折叠突变、双曲脐点突变、椭圆脐点突变和抛物脐点突变，其中前４个形式最
［２８－３０］
．为常见，其系统模型如表１所示
表１中，Ｖ（ｘ）为势函数，用于描述系统控制变
为状量和状态变量之间的相对关系、相对位置；ｘ、ｕ、ｖ、ｗ为状态变量的控制变量．如果态变量，ｔ
一个指标可分解两个子指标，该系统可视为尖点突变系统，以此类推，分解为３个，可视为燕尾突变系统，分解为３个，则视为蝴蝶突变系统．由于评价指标量纲不同，需要用百分比标准化法对指标数据进行无量纲化处理，得到初始模糊隶／Ｃ；对负指标：Ｘ＝属函数值．对正指标：Ｘ＝Ｓｉｉ
１－Ｓ／Ｃ．其中：Ｘ为初始模糊隶属函数值；Ｓ为指ｉｉｉ为指标参考值．然后利用归一公式对标实际值；Ｃｉ
初始模糊隶属函数值进行量化递归运算，得到突变．级数值．其中，各突变模型的归一公式见表１
最后，根据“互补”与“非互补”原则，求取系统的总突变隶属函数值．当一个系统的诸控制变量之间可以相互弥补不足时，遵循“互补”原则，求取诸控制变量对应突变级数值的平均值作为系统的ｘ值；反之，则遵循“大中取小”的“非互补”原则．２．２ 建立指标评价体系
冻土的工程地质性质受多种因素共同影响．冻土热稳定性是影响冻土工程地质条件的关键因素，冻土热稳定性越高，工程地质条件越好．自然环境由气温、植被等多种因素构成，即使是同样的冻土热稳定性，由于自然环境各要素组合的不同，冻土
１４国道沿对工程影响的抗干扰能力也不同．根据２线多年冻土路段勘察资料的实际情况，本文构建包含冻土热稳定性和自然环境条件两个一级指标在内
的冻土工程地质条件评价指标体系，然后对两个一级指标继续向下分解．二级指标包括冻土含冰量、年平均地温、活动层厚度、年平均气温、植被覆盖
２ 评价方法
冻土工程地质条件的评价包括定性和定量评价，以上在介绍沿线冻土条件时已经对部分路段给予了定性的评价．为了客观、准确的评价冻土工程１４国道全地质条件，本文尝试采用突变级数法对２
线的冻土工程地质条件给予定量评价．突变级数法ｅｎｅＴｈｏｍ创立的，它的理论基础是由法国数学家Ｒ
综合利用动态系统的拓扑理论等多种数学工具，研究系统在连续变化过程中出现的不连续现象，是研究由量变引起质变的数学理论．该方法在环境评价等科研和生产工作中得到了广泛应用，在冻土研究中应用较少，目前仅见到在木里矿区冻土环境评价和柴木铁路沿线多年冻土区工程地质条件评价中的
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．研究结果表明［，该方法在冻应用研究
土定量评价研究中具有较好的可操作性与较强的实
用性，预测结果准确、客观．２．１ 突变级数法的评价步骤
根据评价系统的目的，按照评价系统的内在作用机理，对系统进行多层次的主次矛盾分解，由评、下层子价总指标依次分解到下层指标（状态变量）
，直到分解为可以量化的指标．评指标（控制变量）价指标确定后，再确定各指标的相对重要性．在同
常用突变模型及相关公式表１
Ｔａｂｌｅ１ Ｐｏｐｕｌａｒｍｕｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓａｎｄｒｅｌａｔｅｄｔｈｅｉｒｆｏｒｍｕｌａｅ
突变模型叠突变尖点突变燕尾突变蝴蝶突变
控制变量
１２３４
状态变量
１１１１
势函数
３
Ｖｘ＋ｕｘ（ｘ）＝４２Ｖｘ＋ｕｘ＋ｖｘ（ｘ）＝５３２Ｖｘ＋ｕｘ＋ｖｘ＋ｗｘ（ｘ）＝６４３２Ｖｘ＋ｔｘ＋ｕｘ＋ｖｘ＋ｗｘ（ｘ）＝
１／２
Ｘｕｕ＝
１／２１／３Ｘｕ，Ｘｖｕ＝ｖ＝
１／２１／３１／４Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗｕ＝ｖ＝ｗ＝
１／２１／３１／４１／５Ｘｔ，Ｘｕ，Ｘｖ，Ｘｗｔ＝ｕ＝ｖ＝ｗ＝
归一公式
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本文关键词：214国道沿线的多年冻土及其工程地质条件评价，由笔耕文化传播整理发布。
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