冰碛土

冰碛地貌

冰碛土是冰碛地貌的一种，它是指土壤在冰期被冰裹挟在其中，在间冰期由于气温升高而形成的一种土壤，主要分布在东欧平原和北美五大湖地区。

概念

冰碛土是冰碛地貌区域的一种土壤，它是由冰蚀作用产生的碎屑物质的堆积土或者是在冰川产生以前就已存在的岩屑、碎石等松散堆积物，后被冰川搬运并在冰川融化时沉积下来而形成的碎石类土。

特征

冰碛土是由块石、砾石、砂及黏性土等杂乱堆积的混合土，无层次，组分也不均匀，颗粒变化范围很宽。包含无塑性的石粉到巨大的漂石。冰碛土虽经磨耗但仍然保持有棱角的外形，块石、砾石表面上具有不同方向的擦痕。在这一类冰碛土上进行工程建设时，应注意冰川堆积物很大的不均匀性。未经水流搬运，直接从冰层中搁置下来的冰碛土，可作为土石坝的不透水材料；经化学胶结的冰碛土具有很高的密实性，可作为建筑物的地基。

冰碛土的厚度一般为数米。在冰川连续覆盖地区、平原地区或古地形的凹地内，冰碛土的厚度可达30m～40m。影响冰碛土厚度的主要因素是冰川的厚度、底部岩石的性质、冰川底面的地形和冰川覆盖的时间跨度等。

冰碛土具有独特的侵蚀、搬运与沉积特征，主要表现如下：

①块石、碎石、角砾、砂土混杂，成因复杂，无分选，无层理；层次多变，分布不均，土性在水平和垂直向变化较大；主要碎屑沉积物的物理力学特性差异明显。冰碛土的组分以砾石、粉细砂为主，块石镶嵌其中，黏土含量很小，多呈无胶结或泥质半胶结状态，水稳定性差，遇水易软化崩解。因此，由冰碛土修筑的工程常出现损坏或事故。路堤、路堑滑塌，边坡失稳，尤以崩塌、滑坡最为常见，水库区还可能存在库岸塌岸问题。

②冰碛土一般天然密度较大、含水量较小；镶嵌块石多呈架空结构，局部呈半镶嵌接触，其间局部填充少量碎石；碎石一般为次棱角状、骨架结构；角砾、砾砂和少量粉细砂常以不规则透镜体或薄层形态分布于碎石层中，分布也不均匀。由于上述原因，对冰碛土的勘测、钻探、工程设计、施工作业都较困难。

③冰碛土中的粉细砂、含砾细砂层或透镜体属于第四纪更新世以后的堆积层，结构松散，黏性小，渗透性大。冰碛土饱和状态下有震动液化的可能。水库地段还可能存在绕坝渗漏和坝基渗漏问题，严重者还将发生流土、管涌、震动液化或渗透破坏。鉴于此，工程设计人员应慎重对待冰碛土，掌握其特性，以防止其对工程造成危害。

研究与运用

①由于冰碛土粒度组成和沉积结构的特殊性，无论室内试验还是原位试验，均难以获取冰碛土体可靠的强度和变形指标，因而强度值的合理选取一直成为冰碛土体工程设计和评价的瓶颈。采用元胞自动机方法模拟冰碛土体结构，构造仿真的大型试体，借助于FLAC3D，对模拟试体进行了三轴数值模拟试验，并依据常规三轴试验的力学公式求得了冰碛土体的强度和变形参数，从而为岩土体强度试验提供了一种崭新方法，为虚拟岩土实验室的建立作出了有益的尝试。

②在被称为世界屋脊的青藏高原，更新世全球冰河期发生了多次冰川作用，留下了大量冰川遗迹。作为冰川遗迹之一的冰碛土，属于特殊的工程岩土，具有成分复杂、结构混杂、物理力学性质变化大的特点，容易和坡积物、残积物等第四系堆积物混淆。在建的亚丁机场位于稻城海子山，场址地基土为稻城冰帽消融所形成的冰碛土，具有青藏高原冰碛土的典型性。为了掌握冰碛土的特殊物理力学性质，揭示其和冰川演化之间的关系，通过对亚丁机场场道地基的勘察，完成了典型冰碛土粒度成分分析、现场及室内物理力学性质测试，以及冰碛土ESR测年。研究表明，亚丁机场场址的冰碛土形成于37±5ka B.P.；由于大小混杂、颗粒级配良好(Cu=8.05，Cc=1.09)，在后期多次冰川的压实作用下，表现出密度高、空隙比小、地基变形模量和承载力高的特性，平均前期固结压力达到290kPa，可作为高原重大工程的天然良好地基。

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