溫度在0℃或0℃以下,並含有冰的土。處於0℃或0℃以下,但不含有冰的土稱冷土。根據凍土凍結的時間,可將其分為季節凍土(冬凍夏融的)和多年凍土(數年至數千年)或永久凍土。季節凍土又稱活動層。冰在凍土中是一種造巖礦物,它使土顆粒膠結起來形成凍土結構。但更為常見的是冰在土中形成獨立巨大的冰體(冰層、冰胝、冰透鏡體等),或是在裂隙中形成分散的、體積不大的冰體。凍土在含冰的同時還可能含有凍結薄膜狀的結合水。土中的水轉化為冰極大地改變瞭土的物理狀態、變形性、強度、透水水性及電學、熱學等性質。

  凍融現象 指凍土中溫度變化越過其中水的冰點時所發生的一系列物理、化學作用。凍融與巖、土體中的溫度變化、水的相變和分凝成冰等有關。溫度變化形成凍裂。這是指嚴寒時土體的收縮力大於其強度,而形成寒凍裂隙。一般發生在河漫灘階地及緩坡上。凍裂在平面上呈多邊形,溫差越大,多邊形愈小。凍裂因充填不同的物質而形成冰楔、土楔或砂楔。土體中其他成因裂隙中的水凍結形成冰脈,融化後成為土(砂)脈。凍土中水的相變形成凍劈,它是水凍結時體積增大9%,導致巖石裂解成碎塊的現象。凍脹丘為凍土區常見的一種凍融現象。冬季當地表凍結時,多年凍土層中的凍結層上水季節承壓,如果冷生靜壓力超過上覆土層的強度,地表便隆起,形成凍脹丘。凍脹丘分開放型和封閉型兩種。前者地下水與外界水源有水力聯系,而後者則無聯系。開放型凍脹土的規模和危害均較封閉型大。覆蓋在緩坡地帶,含有粉粘土質的第四紀堆積物,在反復的凍融作用下,結構破壞,強度降低,消融時在水的作用下土體失去平衡,沿坡面蠕變下滑形成融凍泥流。融凍泥流分表層和深層兩種。前者發育於季節融化層上部,後者則以地下冰或多年凍土的上限的滑動面。多次蠕變滑動使坡面呈階梯狀,規模也較大。含水量較高的粉粘土中的薄膜水,凍結時向凍結面遷移、結晶分異而成的冰體,稱為分凝冰。若土體的凍結速度與水分遷移速度平衡的時間較短,形成冰透鏡體;若平衡時間較長,則形成厚層地下冰。分凝冰常伴隨凍脹產生凍拔。凍拔是在反復凍融過程中,礫質粘土中的石塊逐漸向上移動,最終露出地表的過程。多年凍土區常見的樁柱、電桿、測量基準點逐年凍起,直至倒毀的現象也為凍拔。厚層地下冰局部或全部融化時,在平緩地形上產生地表沉陷和塌落,稱為熱融沉陷,積水時形成熱融湖塘。在坡面上由於上方地下冰融塌,塌落物覆蓋於坡腳,上方重新暴露出的新的地下冰層再次融化、塌落,如此反復順坡向上逐漸發展形成熱融滑塌。(見彩圖)

因凍融作用形成的滑坡上的“醉漢林”(加拿大曼尼托巴省納爾遜河岸)

  凍融害防治措施 凍融作用給凍土地區的工程建築等帶來很大危害。為防治凍融危害必須針對不同成因機理制定合理措施。例如凍裂可破壞公路路面、機場跑道、排水渠道等,防治時以保溫和改換土質為主。凍脹丘在凍融過程中使工程建築、路基等發生不均勻隆起和沉陷,甚至釀成重大交通事故,防治時對封閉型凍脹丘以改土、截導地下水為主;對開放型凍脹丘以避開為宜。融凍泥流、熱融滑塌常導致建築物位移和局部掩埋,防治時宜采用清基、挖擋、疏導或避開的方法。防治凍拔以減少或消除切向凍脹力為主,輔以反濾層,樁基四周除滑等措施。在厚層地下冰地段進行建築時,首先需瞭解地下冰的分佈與厚度。采用保存凍土的建築原則時,則需采用絕熱層、冷樁等保溫措施;采用邊建築邊融化凍土的原則時,則需進行加固措施。

  凍土分佈 凍土分佈很廣,前蘇聯、加拿大的高緯度地區全部為凍土覆蓋。中國華北、東北、西北地區有季節凍土。多年凍土主要分佈於黑龍江省的北部、西藏高原和青海的高山地區等。