我国的很多地区存在季节性冻土，造成道路、机场、厂房、民居等很多建筑物由于冻融出现不同程度的病害，严重影响结构物的正常使用。基于此，笔者对季节性冻土的原理进行阐述，从而有助于季节性冻土病害的合理处治。
季节性冻土通俗地说就是温度低于0℃时出现冻结，高于
0℃时出现融
土，并且冻结时间大于1个月而小于1年
的土
体
。按照冻结深度大小，季节性冻土可分为一般季节性冻土和深季节性冻土两大类。其中，一般季节性冻土主要指冻结深度小于1.0m，
深
季
节
性
冻土主要指冻结深度大于1.0m。
土体具有“固、液、气”三相性，液态的水是土体发生冻结的基础，由液态的水转化而来的冰是冻土不可缺少的组成部分，它决定了冻土的结构和构造特点，以及物理力学特性。
含水的土体在
温度
低于
0℃以下时，土的水分开始由液态相变为固体相，使土颗粒之间的水膜连接变成了结晶冰的胶结连接，因此，冰的出现是土体冻结的主要标志。
土体冻结的过程中伴随着土体中水分的迁移和重新分布。土体冻结时，在原位土体中的水冻结形成水压力差，使未冻区土体中的水在渗透力作用下向冻结锋面部位转移而持续发生冻结，并可能形成冰夹层，导致土体冻胀加剧。由此可见，冻结时土体中水分的迁移和重分布是
土体冻胀、融沉，造成路基翻浆冒泥，建筑物破坏的主要原因。
当温度下降导致土体出现冻结时，在土体中将形成一个冻土与非冻土的分界面，即冻结锋面。冻解锋面的形成的，对土体发生持续的冻结和融化形成的季节性冻土病害具有关键性的作用。
1）压力差：对于饱和砂土，由于土体中多为自由水，冻结前水在重力作用下向下聚集，但在发生冻结时，土体中的水冻结成冰时体积增大约9%，造成土的体积膨胀而挤压周边土体，将水分自冻结面为核心向压和较小的方向转移，即水分从冻结锋面被挤出向深处迁移，导致冻结层中的土体含水量降低。即砂土浅表层部位的含水量降低，甚至出现脱水现象，而下部的砂土体的含水量出现不同程度地提高。同时，
土体冻结时孔隙中的
毛
细水不断供给
，
造成土体中冰夹层的形成。
2）薄膜水迁移：对于粘性土，由于土体中的自由水含量较低，当弱结合水发生冻结造成颗粒表面的水膜厚度降低，使相邻颗粒之间的水膜产生吸附力差，导致水分向吸力较大的水膜处迁移而继续发生冻结。即粘性土冻结时水分向冻结锋面的迁移，造成粘性土上部含水量增大，甚至出现丰水现象，而下部土体的含水量不同程度的下降，甚至出现脱水带。水分向冻结面迁移、冻结，是土体冻结时的最重要物理力学过程。
1）土体的最大冻胀量不是发生在表层，而是位于地表以下一定的位置。
2）土体冻胀时存在主冻胀带，其下部冻胀逐渐减弱，直至无冻胀区。
3）土体的冻结与颗粒成分、矿物组成、水的状态、冻结温度、外界荷载等密切相关。
4）冻土的流变是土体中液态的水和冻结冰共同作用的结果。
由于冻结过程中的水分迁移和重分布，以及冻土的隔水作用，
水分无法下渗，
导致季节性冻土在融化时随着水分的排出，造成冻土融化层的含水量较高。尤其是冻土中有冰夹层等形态的冰体时，土体的孔隙率较大，造成融化时土体的孔隙比较大，即土体的压缩性加大，强度衰减剧烈，导致冻融时土体出现融沉现象明显，坡体出现溜滑，路基出现翻浆冒泥等病害。
季节性冻土病害产生的关键是水的固液相变化和水分迁移与重分布，以及由此造成的
土体冻结时的冻胀与固体冰的聚集，冻土融化时的融沉与液态水富集
。因此，治水是处治季节性冻土的关键，
1）合理设置场坪、路基等结构物的标高，减少冻结时的水分迁移和融化时的水分富集。
2）加强地表水和地下水的截、疏、排。如地表排水沟，地下截水盲沟，边坡的边坡渗沟，坡体的支撑渗沟等工程设置
。
3）采用冻胀敏感性相对较低的粗颗粒填料换填，并设置必要的隔水土工布等材料阻止水分的迁移。
4）
边坡坡脚
采用透水性较好的格宾挡墙进行护脚
防护，路堤采用抗冻性良好的材料，如泡沫轻质土等进行填筑。
图1 透水性格宾挡墙防护
图2 川藏公路海拔3900m处的泡沫轻质土路堤（框架上部）
5）将基础底面设置于最大冻结线以下，土体进行化学改性。
6）做好跨年施工工程的地基隔热防护，尽量减小地基越冬时的冻结厚度，并在来年施工时，应确认地基中无冻土的存在。
7）设置合理的保温措施。如铺草皮，洞口遮挡等措施。
8）加强季节性冻土区的自然平衡性保护，减小地形地貌的改变和地表覆盖层、植被等的破坏与扰动，合理控制人类活动。
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