世界屋脊，人类“生命的禁区”。生物学家们这样断言青藏高原。 从内地到西藏，曾经难于上青天。当年文成公主进藏，走了两年多的时间。如今从西宁去拉萨，汽车两天就可跑到了。司机在青藏公路尽可以任随自己的“铁马”松缰驰骋。低速行驶的司机，往往会被同行嘲笑为“老牛慢马”。 文成应无恙，当惊世界殊——天地仿佛因路而缩短了时空距离！1954年，全长1948公里的青藏公路建成通车，这条路始于西宁，经格尔木至拉萨，是祖国内地通往西南边疆的国防、经济主干道。经过几次大规模的改造和整治，如今的青藏公路是一条能常年进出西藏的公路，承担着全区85%的客运和90%的货运任务，被誉为西藏的“生命线”。 可又有多少人知道青藏高原上的筑路条件是怎样的恶劣？又有多少人知道公路工程技术人员作出了怎样的努力和牺牲，才敲开“禁区”大门，修通这条“通天”之路的呢？ 世界性难题 冰峰、雪山、风暴、强烈的紫外线和严重缺氧，是青藏公路的自然标记。特别是格尔木至拉萨段，海拔在4000米至5231米之间，要翻越昆仑山、风火山、唐古拉山、念青唐古拉山等大山脉，穿过630多公里生态环境恶劣、地质条件复杂的高原多年冻土区。大片连续、岛状多年冻土及季节冻土，加之高原多年冻土区特有的地下冰、冰堆、冰丘及热融湖塘等不良地质条件，形成了青藏高原独特的地质、地貌。 20世纪50年代初，新中国发展的强音敲响了西藏封闭的大门，毛泽东主席“一面进军，一面修路”的号令唤醒了沉寂的青藏高原。1954年11月25日，在人民解放军和广大工程技术人员的共同努力下，青藏公路建成通车。随着西藏自治区的经济发展和国防建设的需要，1972年，中央决定改建青藏公路并铺筑沥青路面，修建永久性桥涵。 这是极富挑战的决定，很多人不无怀疑：在高原多年冻土之上铺筑沥青路面，全世界都没有先例，中国人能成功吗？ 冻土是一种对温度极为敏感的土体介质。冬季，冻土在负温状态下就像冰块，随温度的降低体积发生剧烈膨胀，顶推上层的路基、路面。而在夏季，冻土随着温度升高而融化，体积缩小后使路基发生沉降，这种周期性变化往往很容易导致路基和路面塌陷、下沉、变形、破裂。 而铺筑沥青路面公路，等于在冻土上既加了一个吸热器又盖了一层封水膜，使冻土在夏天吸热而融化程度加剧，路基内水分不能蒸发，这是一个在公路修筑技术史上始终没有解决的世界性技术难题，缺乏成功技术资料供借鉴。多年来，有着大面积冻土的俄罗斯、加拿大、美国等国，一直都在苦苦探索解决方法，然而奇迹总没有出现。辽阔的西伯利亚等地留下了一个个筑路专家的深深遗憾。 由于青藏公路极为重要的政治、经济、国防地位，保证其畅通，不仅牵动着西藏同胞的心，更牵动着党中央、国务院、交通部领导的心。1973年，交通部成立了青藏公路多年冻土科学研究组，拨专款专项研究青藏公路多年冻土问题。此后，交通部投入大量专项资金，中交第一公路勘察设计研究院（原交通部第一公路勘察设计研究院）等单位在交通部的直接领导下，系统组织青藏高原多年冻土地区公路修筑成套技术研究，期间集中开展了三次大规模、系统的科技攻关，取得了一系列有科学价值并受到国际同行广泛关注的研究论文、学术专著和成套应用技术成果，这些不断取得的阶段性成果用于青藏公路的历次改造整治中，为高原腹地青藏公路的整治和改建，提供了坚实的科学依据，保证了青藏公路的畅通。 禁区探索 对青藏公路多年冻土的研究，凝聚着新中国几代领导人的关怀与厚爱以及交通部等国家部委的大力支持和广大交通职工的牺牲奉献。 记者从查阅的大量资料中了解到，几十年来，多位党和国家许多领导人先后视察过青藏公路；潘琪、钱永昌、黄镇东、张春贤、王展意、李居昌、胡希捷、冯正霖等十几位部领导以及李劲、杨盛福等几十位司局长都对此项研究给予了极大的关注与支持。 在交通部的直接领导下，1973年，一个由交通部公路科研所、交通部第一公路勘察设计院等单位专家、学者组成的“青藏公路科研组”踏上了平均海拔4000米以上的青藏高原。1999年，青藏公路科研组由于经费缺乏等问题举步维艰。时任交通部副部长的张春贤了解情况后，斩钉截铁地说：“交通部机关的同志就是勒紧裤腰带，也得支持你们把科研进行下去。”一席话让科研人员看到了希望。中交第一公路勘察设计研究院冻土研究执行办公室主任李祝龙博士现在回想起来仍感动不已：“就因这句话，几年来我放弃了几次参与其他项目研究的机会，和同志们一起坚持冻土研究。” 那是怎样的工作环境啊！ 三四月，内地春意盎然、鸟语花香，青藏高原却是寒风刺骨、白雪皑皑。气候更像孙悟空的脸，说变就变。一会儿骄阳似火，一会儿狂风大作，一会儿阴雨绵绵，一会儿飞雪漫天，有时一天变幻十几次。有两首民谣道出了这里的险恶环境：“天上无飞鸟，风吹石头跑，四季穿棉袄，氧气吃不饱”；“上了五道梁，难见爹和娘”。 上青藏高原别说搞科研，能够住下来，就是英雄好汉。刚登上高原，科研组近一半的成员都头痛欲裂、气喘吁吁、四肢瘫软、食欲减退。有的人勉强吃上几口饭，也带着黄水呕了出来。 剧烈的高原反应考验着研究人员的毅力，为了公路的畅通，为了几百万藏族同胞的出行，他们在里雪山脚下，搭好帐篷，砌好锅灶，安营扎寨。晚风掀得帐篷“呼啦、呼啦”作响，被窝里冰窟窿似的，加上高原反应，科研人员根本无法入睡。有时帐篷被大风刮倒了，也没有力气起来再支。 在冰天雪地里施工，十字镐刨一下只有一个白点，机械也因缺氧而经常罢工。科研人员只好捡来牛粪，烘烤冻土，用钢钎和铁锤开凿炮眼，进行科研数据收集。 有时风力达到十一二级，“呼呼”地刮个不停，且夹着雪和冰雹，20米以外看不见人，汽车停止了行驶，野驴和黄羊也躲进了深山。但是，为了取得第一手科研资料，观测人员仍要蹒跚于连绵起伏的青藏高原上，冒着被狂风卷走的危险，将仪器脚架放低，跪在地上读数据。他们一米一米地测量沥青路面的变化，凛冽的寒风透过皮大衣，穿过紧身棉袄，直吹到皮肤上。实在熬不住，他们就围着汽车跑几圈，出出汗取暖。冰凉的金属仪器，黏住手能揭掉一层皮，他们把手伸到怀里暖暖后又工作。渴了，没有水就化雪水、化冰水；饿了，就吃冷馍，像石头一样的冰馒头经常啃上半天还没吃上一口。 由于缺氧，科研人员一动脑筋思考问题，头就疼得厉害，但是每天又必须处理大量的数据，研究大量的新问题，头更是像被钢锯来回锯着般疼痛，这给许多人留下了后遗症。其他如心脏病、雪盲症、关节炎等高原病也时刻威胁着科研人员的身体健康。 在漫长荒凉的公路线上，科研人员不仅要经受环境的折磨和体力劳动的考验，还要忍受人迹罕至的痛苦和无聊寂寞的滋味。上世纪80年代中期，在内地，电视已较为普遍，但高原上没有电视信号，他们到附近兵站上看到的电视节目一般都是一两个星期前从西宁录制后送来的。一封信从高原走到内地亲人手中，至少要一个多月时间。许多夫妻长期分居，过着牛郎织女般的生活。 说起高原工作，总也离不开一个苦字。高原上的公路科研人员苦得悲壮，苦得心酸。多少人在筑路的进程中忘情拼搏，默默付出，这样的例子不胜枚举： 武憼民，中交第一公路勘察设计研究院国家级专家，23岁投身于青藏高原多年冻土研究，74岁高龄的他现在仍然对冻土情有独钟，几十年来到青藏高原近百次。 汪双杰，中交第一公路勘察设计研究院副院长，2002年起涉足青藏高原多年冻土研究，几年来奔波于西安与青藏高原之间，多年冻土研究的论文被评为优秀博士论文。 章金钊，中交第一公路勘察设计研究院寒区道路工程研究所所长，1984年大学毕业后研究青藏高原多年冻土，20年来绝大部分精力扑在冻土研究上。 李祝龙，中交第一公路勘察设计研究院冻土研究执行办公室主任，博士毕业后第一项工作就是研究青藏高原多年冻土。 …… 为了公路的畅通，仅中交第一公路勘察设计研究院就先后投入20个勘测设计队，近千人次承担青藏公路工程勘察设计任务。以武憼民、汪双杰、章金钊、李祝龙等为代表的一代代科研人员“献了青春献终生”，武憼民教授患了肺病、章金钊所长患了心脏病、李祝龙博士患了支气管炎……但他们始终凭着一种青藏高原人特有的精神，几十年如一日坚持青藏公路多年冻土问题研究，默默地耕耘生命的土地，默默地奉献人生精华。 由于多年冻土变化相对较慢，一组数据的收集比较往往需要几年甚至十几年、几十年的时间，研究周期很长，是个“不容易出科研成果的地方”，科研人员在克服恶劣条件的同时，克服科研成就上的失落感、名誉感显得更为重要。 是什么精神让这些科研人员心甘情愿地在这人迹罕至的地方默默奉献呢？ 章金钊，这位憨厚的汉子想了半天回答说：“当你在高原时，你会觉得天空离你很近很近，大山毫无保留地向你展示它的一切。在这里，连空气都‘吃’不饱，还有谁会去争夺享乐、待遇、名利呢？再说，我们这些专业的公路勘察设计人员不来研究，谁来研究？” 质朴无华，言情明志。 30余载耕耘成果丰硕 30多年来，几代科研人员一直坚持在高原地区进行现场冻土勘测、试验。为了取得第一手科研基础资料，有时一组人员一天要定时记录下几百个观测点的地温、冻胀、融沉数据。武憼民感叹：“在近两千公里的青藏路上取得的勘察、观测数据资料，足以装满几卡车！” 1973年到1978年，第一期青藏公路科研组经过艰苦努力，在总结工程实践经验的基础上，结合我国的实际情况，在路基研究中提出了“高原多年冻土地区路基，除少冰冻土、多冰冻土地段及融区外，一般均应遵守宁填不挖”的设计原则，并取得了根据不同地基条件和路基干湿类型，推荐9种路面结构组合类型等成果。这些成果为青藏公路第二次改建工程的设计与施工提供了初步依据。 1979年到1984年的第二期青藏公路科研组，提出地下冰的形成和融化是多年冻土区地表变形和工程建筑物破坏的主要原因，地下冰的分布受地质、水文和热物理因素的制约等理论；在路基稳定性研究中，将提高路基作为保护冻土的基本措施；提出了适用于高原多年冻土地区不同地带的9种较为经济合理的路面结构组合和部分计算参数；首次在我国使用无规聚丙烯砾石混合料面层；对多年冻土地区的桩基设计提出了建议等。这些成果基本解决了高原多年冻土地区沥青路面修筑与大中小桥基础设计、施工等技术难题，满足了青藏公路沥青路面改建工程的需要。 1985年至1999年的第三期青藏公路科研组，采用钻探、挖探和地质雷达探测等综合手段，进行多年冻土工程地质勘探，将青藏公路沿线多年冻土划分为高温冻土、低温冻土，并提出以零下摄氏度为划分界限；首次提出将冻土温度与路基设计原则结合起来，并将其融入路基高度设计中；首次提出高原多年冻土路基在不降低道路服务水平的前提下，通过加强侧向保护，允许冻土上限适量下移的新理论；首次将无机结合料用于高原多年冻土地区的路面结构中；首次将热棒制冷、钢纤维水泥混凝土、EPS隔热层材料、SBR改性沥青、金属波纹管涵等新技术、新材料、新结构引入公路建设。这些研究成果为青藏公路1991年至1999年整治工程提供了必要的依据和资料。 2001年至今，结合西部交通科技成套项目“多年冻土地区公路修筑成套技术研究”，中交第一公路勘察设计研究院牵头继续对多年冻土进行研究，不仅要解决现阶段多年冻土地区公路建设和养护中存在的系列问题，其研究成果还将推动多年冻土地区公路建设、管理、养护技术的进一步提高。 出现新情况—技术攻关—解决问题，再出现新情况—再技术攻关—再解决问题……科研人员结合着新要求，运用新技术、新材料，一次次与大自然协商着最好的和谐相处方案。他们以锲而不舍的精神收获了丰硕的果实。 由中交第一公路勘察设计研究院主持并联合其他科研单位承担的第一期青藏公路科研成果获得交通部重大成果奖。第二期青藏公路科研成果分别获得1987年国家科技进步一等奖和交通部科技进步一等奖。第三期青藏公路科研成果达到了世界先进技术，获得2001—2002年度陕西省科学技术二等奖。日前，总结归纳了从1973年到1999年成果的《青藏高原多年冻土地区公路工程》一书正式出版，张春贤部长亲自为该书作序。 目前，一系列重大科研成果已经大规模应用于青藏公路的历次改建、整治工程，产生了显著的社会经济效益。 青藏公路格尔木到拉萨段，上世纪50年代初沿着“顺地爬”的大车路走，需要15天至20天；60年代末70年代初，沿着沙土公路走，需要走8天至10天；80年代末，沿着沥青公路走，还需要4天左右；而90年代末青藏公路整治工程的竣工，把原来的行车平均速度由每小时二三十公里，提高到每小时五六十公里，越野车15个小时左右就可完成1150多公里的行程。青藏公路在青藏铁路建设期间，不仅保证了进出西藏客货运输的正常需求，同时满足了青藏铁路建设期大量设备、材料、生活物资、人员运输需求。据青藏公路五道梁交通量观测站统计，青藏公路交通量比青藏铁路开工前增加了倍。 为青藏铁路“奠基” 青藏铁路预计2006年7月试运行。但很少有人知道，建设青藏铁路的宏伟计划已提出几十年，之所以一直停留在纸上，冻土问题是“拦路虎”之一。为青藏铁路建设提供冻土方面科学实践依据和理论技术借鉴的，正是青藏公路多年冻土研究的大量基础资料和成功技术。 1999年至2001年，铁道部第一勘测设计院在进行青藏铁路预可、工可及初步设计期间多次到青藏公路科研组调研，聘请多年在青藏公路科研组工作的武憼民等专家为咨询专家，并于2001年5月以技术服务合同方式购买了中交第一公路勘察设计研究院的“高原多年冻土地区公路修筑技术研究”等技术资料。 大半辈子奉献给冻土研究事业并取得丰硕成果的武憼民至今还担任着铁路科学研究院铁路专家咨询组的咨询专家和铁道部大桥局青藏铁路建设高级技术顾问，并多次给青藏铁路工程技术人员授课，把自己在高原奋斗一辈子积累的高原多年冻土地区工程关键技术理论传授给兄弟单位，为青藏铁路建设工程方案的合理性、可行性作出了贡献。 任重道远 多年冻土有着非常顽皮的特性，受时空变化等因素的影响，它的“脾气”异常复杂和多变，很难让人一下子就摸透。 目前，青藏公路多年冻土区路段在长期恶劣的自然因素和重交通荷载作用下，已出现了裂缝、变形、松散等病害。而多年冻土在我国分布非常广阔，占我国国土面积的，约占世界多年冻土总面积的10%，主要分布在我国中西部地区的青藏高原、西部高山和东北大、小兴安岭以及松嫩平原北部，并零星分布在季节冻土内的一些高山上。随着国家经济建设重心向中西部倾斜，寒区的大规模开发已势在必行，多年冻土地区的公路交通基础设施建设是重中之重，任重而道远。 同时，全球性气候逐步变暖，多年冻土退化日趋严重。因此，更深入系统地开展多年冻土地区公路建设研究，对西部大开发和利用冻土地区国土资源、实现可持续发展有重要意义，尤其在政治、军事、经济和科学技术上都有着极其重大而深远的意义。 科研工作者正沿着实践、认识、再实践、再认识的规律，继续探索在多年冻土之上修路的奥秘
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多年冻土地区铁路工程施工技术 摘要: 分析了多年冻土的特性以及多年冻土地区路基工程和桥涵基础工程所采取的设计原则，指出了施工工艺的正确选择是解决路基施工的技术关键，以及桥涵基础中的明挖基础施工技术进行了研究和总结，另外也对多年冻土地区的混凝土的施工工艺作了详细论述。关键词： 多年冻土 铁路 施工技术Abstract: In this thesis, it is discussed such as the characteristics of permafrost, primary engineering geology questions, design's principle, style of the roadbed and foundation under bridge engneering. The practice proves that it is important to choose of construction technics in the roadbed engineering. it is made study of conventional excavation of cutting, in addition, concrete construction is mentioned. Keywords: Permafrost Roadbed; Railway ; Construction Technology多年来国内外在多年冻土地区修筑铁路有成功的经验，也有失败的教训，但都在不同程度上推动了人们对冻土问题的研究，加深了人们对冻土性质的认识。在我国有很多地区都是冻土地区，西藏自治区地处我国西南边疆，面积占全国国土的八分之一，是我国唯一一个不通铁路的省区，青藏铁路作为沟通西藏、青海与内地联系的重要通道，对加强北京和内地与西藏的联系、促进西藏各民族与内地各兄弟民族间的交往、增进各民族的团结、促进社会的发展、提高人民的生活水平、保持社会稳定、维护祖国统一、实施国家西部大开发战略具有极其主要的政治和经济意义。本文分析了多年冻土的特性以及多年冻土地区路基工程和桥涵基础工程所采取的设计原则，指出了施工工艺的正确选择是解决路基施工的技术关键，以及桥涵基础中的明挖基础施工技术进行了研究和总结，另外也对多年冻土地区的混凝土的施工工艺作了详细论述。1 多年冻土的特性及其对铁路施工的影响冻土是一种有其特殊性的土体，冻土的特殊性在于冻土的物理特性与稳定密切相关，对温度变化极为敏感且性质不稳定。冻土还与土中含冰量有关，而含冰量又直接与温度有关，它随着温度的升高而减少，造成冻土的力学特性发生巨大变化。冻土在正负温度交替变化过程中水分产生剧烈的相变，伴随产生土体体积的变化，表现在工程建设中就是冻胀和融沉变形。多年冻土具有的流变性、融沉性和冻胀性对铁路建设影响严重。由多年冻土引起的特殊工程地质问题，主要有融沉、冻胀和冰椎、冻胀丘、融冻泥流、热融滑坍、热融湖塘、沼泽湿地、厚层地下冰等不良地质现象。融沉是指多年冻土融化，使建在多年冻土区的建筑物地基变形和破坏，主要表现为路基下沉、路基向阳侧边坡和路肩开裂及下滑、路堑边坡溜塌等。冻胀是土体冻结时产生的最重要的物理一力学过程，是因为水由液体变成了固体，体积膨胀增大而产生的，表现为地表的不均匀升高变形。伴随土的冻胀，在建筑基础表面将作用冻胀力，从而产生冻胀变形，严重时将引起建筑物的破坏。在诸多不良冻土地质现象中，对温度变化最为敏感且对铁路路基的修筑影响最大而且不容易绕避的主要是厚层地下冰，其融化时产生大的下沉量会引起工程建筑物的严重变形和破坏。2 多年冻土地区路基工程施工原则对于路基施工而言，保护冻土，控制融化，破坏冻土原则是路基施工应该遵从的原则。（1）保护冻土原则指应用该原则设计、施工的路基在规定的使用年限内，能保持其热稳定性。即人为上限始终控制在指定的深度范围内，保持其下卧多年冻土的冻结状态。（2）控制融化原则是指在设计使用年限内允许所设计的路基基底(或边坡)多年冻土逐渐完全融化或产生局部融化，而且经融化下沉变形量计算，可以将融化速率和深度控制在路基稳定性所允许的变形范围之内。（3）破坏冻土原则是指在设计文件中规定在施工过程中将基底(或边坡)多年冻土融化或清除(全部或达到设计深度)，并将融化后的水份疏干。3 多年冻土地区的桥涵基础施工技术研究多年冻土地区桥涵地基的设计主要要注意保持冻结，允许融化两大原则。桥涵基础施工的重点是拼装式基础施工和现浇基础施工。基础拼装是工序中的一项重点与难点，为了有效的控制基础拼装的正确就位与平整度要求，施工中应着重从以下方面着手:（1）采用人工配合汽车吊拼装，从入口端开始依次拼装成型；（2）拼装前放出基础的轮廓尺寸，并在构件上标出中心线及吊装顺序的编号，以确保基础的正确就位；（3）垫层顶面严格找平，以确保基础均匀受力，同时做到基础的顶面高差满足设计要求；（4）拼装过程中，为了精确控制基础块的正确就位，技术人员采用经纬仪现场控制每一基础块的就位；（5）为了保证涵节拼装的顺利进行，在基础拼装完成后立即按设计与规范要求进行沉降缝的施工。高原多年冻土区现浇涵洞基础施工与内地普通涵洞的施工方法基本类似，我项目队施工时采用在搅拌站集中拌合，利用运输罐车运至现场，主要不同点表现在以下几个方面:（1）多年冻土区明挖勘姻赌然溅吐觉佣的剧田显早强耐久吐混凝土。（2）在水泥方面则选用了水化热较小的水泥。（3）对混凝土拌合物的入模温度控制较严。为了有效控制其入模温度，要求现场有试验人员进行旁站，并对混凝土拌合物的温度进行严格测量。对拌合物温度达不到要求的，则要求调节水温重新拌合。为了保证砂石料拌合前的温度要求，在寒季施工时，混凝土拌合站搭设有暖棚，并在暖棚内生有火炉，对暖棚内的温度做到严格控制，并及时做好记录。（4）对混凝土的养护要求较严格。当混凝土浇注完毕后，便及时采取防风防冻措施，采用蓄热法养护，待混凝土达到一定的抗冻强度后(七天左右)才能拆除模板。另外，在涵洞基础沉降缝施工完成并检查合格后进行基坑回填，填料采用粗颗粒土，回填前对基础四周侧壁混凝土面按设计要求涂上防冻胀渣油，并采用平板振动夯进行分层夯实。4 多年冻土地区混凝土施工技术研究.多年冻土地区铁路施工多是在一些高原地带，这些地方的一些地段的河流中存在有害离子的侵蚀，部分路段还面临着强烈的风沙磨蚀。在这样特殊的环境下，对混凝土的低温硬化能力和耐久性能提出了更高的要求。低温早强耐久混凝土就是在这种特殊的环境下应运而生的一种高性能混凝土。它具有低温早强、耐腐蚀、高抗冻、高抗渗等高耐久性能，另一特点是早期强度高，后期强度不损失。负温达到极限时，混凝土也基本冻结，强度停止增长，但气温回升时，水泥颗粒继续水化，混凝土强度继续增长。混凝土灌注后，采取适当的加热和保温覆盖措施，较适用于低温环境下的施工。（1）原料的选用拌制低温早强耐久混凝土所用的原材料应符合寒季施工的要求。水泥优先采用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥。硫铝酸盐水泥不得与硅酸盐水泥或石灰等碱性材料混和使用。硫(铁)铝酸盐水泥适用于钢筋混凝土现浇细薄截面结构、装配式结构的接头和孔道灌浆。不得使用矾土水泥(高铝水泥)。拌制混凝土用骨料应清洁，不得含有冰、雪、冻块及其它易冻裂物质。(2)试配对低温早强耐久混凝土来说，耐久性要求是其设计的依据。因而需要根据混凝土使用部位及地质条件、原材料情况、最小胶凝材料用量、使用环境温度、最大水胶比、拌合物和易性要求等具体情况选定。（3）拌制过程控制耐久混凝土应集中拌和、集中供应，禁止分散拌和。试验室在每次开盘前应提供当次的施工配合比，搅拌站工作人员应严格执行。拌制设备宜设在温度不低于10℃的暖棚内，拌制混凝土前及停止拌制后应用热水冲洗拌和机。用于低温早强耐久混凝土的外加剂大都是引气剂，掺量过多会大幅降低混凝土的强度引起工程事故，掺量过少则不能发挥外加剂应有的性能。因此，在外加剂的计量上我们设专人负责，在混凝土拌制前事先称量配制并分袋装好。如果使用液体外加剂应随时测定溶液温度，并根据温度变化测定溶液浓度，这样既能保证称量准确又提高了混凝土拌制的工作效率。（4）混凝土浇注在浇注混凝土前，地基基础表面应予清理，并应采取防、排水措施，将模板内的杂物和钢筋上的油污等清除干净，模板应设置稳固，能够满足混凝土侧压力的要求，当模板有缝隙和孔洞时，应予堵塞，不得漏浆。浇注混凝土应分层进行。其分层厚度(指捣实后厚度)应根据混凝土拌制能力、运输条件、浇注速度、振捣能力和结构要求等条件决定。浇注对冻土层有直接影响的混凝土结构时，混凝土的入模温度宜控制在2-5℃，浇注在低温或负温下养护且不与冻土层直接接触的混凝土结构时，混凝土的入模温度宜控制在5-10℃。混凝土浇注应连续进行，当因故间隔时，其间隔时间应根据环境温度、水泥性能、水灰比和外加剂类型等条件通过试验确定。当允许时间己超过时，应按浇注中断处理，同时应留置施工缝，并作记录。施工缝的平面与结构的轴线相垂直，施工缝的处理应满足规范要求。结论多年冻土地区修建铁路工程技术难度大，意义深远。本文进行了多年冻土地区的铁路施工技术研究:要在施工中严格按规范和设计图施工，严格执行环境保护措施。多年冻土地区施工有效工期短，多年冻土非常娇贵，稍有破坏后果很难设想，因此要快速施工，保护冻土上限不被改变是路基施工的关键。另外也对多年冻土地区的混凝土的施工工艺作了详细论述。冻土路基的稳定问题仍需要进一步进行研究和探讨。参考文献[1]张旭芝,王星华.冻土铁路涵洞施工对地基土地温的影响[J].中国铁道科学,2007,28(4):19-24[2]李成.青藏铁路冻土工程有关问题的探讨[J].铁道勘察,2007,(3):84-86[3]吴青柏,刘永智,于晖.青藏铁路普通路基下部冻土变化分析[J].冰川冻土,2007,29(6):960-968[4]张贵生,梁波,刘德仁.青藏铁路典型工点多年冻土力学特性研究[J].岩土工程界,2007,10(4):27-29[5]冉理.青藏铁路多年冻土工程的探索与实践[J].铁道工程学报,2007,(1):32-39
同志啊，这种论文网上还是很多的，不用那么懒吧。相关论文很多，自己下载整理一下对你也有好处啊。以下仅供参考中国地质灾害 我国地质灾害可划分为10大类31种： 1、地震： 天然地震、诱发地震 2、岩土位移： 崩塌、滑坡、泥石流 3、地面变形： 地面塌陷、地面沉降、地裂缝 4、土地退化： 水土流失、沙漠化、盐碱（渍）化、冷浸田 5、海洋（岸）动力灾害：海面上升、海水入侵、海岸侵蚀、港口淤积 6、矿山与地下工程灾害：坑道突水、煤层自燃、瓦斯突出和爆炸、岩爆 7、特殊岩土灾害： 湿陷性黄土、膨胀土、淤泥质软土、冻土、红土 8、水土环境异常： 地方病 9、地下水变异： 地下水位升降、水质污染 10、河湖（水库）灾害： 淤积、塌岸、渗漏 （一）地震 1、分布发育概况 进入20世纪以来，在我国境内（包括台湾及临近海域）发生大于或等于8级的巨大地震共9次；发生大于或等于7级的地震约80次，其中1949～1990年发生了52次。 我国的构造地震分布非常广泛，除浙江、贵州两省外，其余各省都有6级以上地震发生。水库诱发地震自60年代以来，目前至少以在11个省的15座水库发生，其特点是与水库蓄水有明显关系。 地震在我国大陆地区具明显的西强东弱、西多东少的发育分布规律。如本世纪以来发生的9次大于或等于8级大地震，除2次8级发生于台湾临近海域外，其余均发生于西部省份。我国地震烈度Ⅶ度以上的地区主要分布于西部地区，东部地区除了台湾外，Ⅶ度以上地区的面积相时少得多。 地震在空间分布上表现了不均一性，往往呈带状分布。近100年发生的地震表明，地震基本上是围绕这26条活动断裂系发生的。我国地震活动的周期性和重复性呈现出成群分布，活跃高潮与低潮相互交替的活动格局。东部一个周期长约300年左右，西部为100～200年左右，台湾为几十年。 2、危害状况 地震灾害以突然、隐蔽为特点，一旦成灾，极易造成巨大的人员伤亡和重大的经济损失。1901～1980年间，我国地震共死亡61万人，其中死亡人数在千人以上的地震即达31次。1949年以来，地震就造成死亡万人，伤残万人，居群灾之首，同时地震还造成倒房600万间，直接经济损失数百亿元。我国的地震活动，不但频次高，强度大，而且城市受灾率高。据统计，全国Ⅶ度以上的高烈度区的面积达312万km2，全国70％百万以上人口的大城市位于烈度为Ⅶ度或高于Ⅶ度的高地震烈度区内，特别是一批重要的城市如北京、天津、西安、太原、兰州、呼和浩特、昆明、乌鲁木齐、银川、拉萨、汕头都位于基本烈度为Ⅷ度的高烈度地震区内。 地震不但可以直接摧毁城镇工程设施，给人民生命财产带来巨大损失，而且还可以引发滑坡、崩塌、火灾等其它灾害，加重了地震灾害的损失。 （二）崩塌、滑坡和泥石流 1、发育分布基本情况 全国共发育有特大型崩塌51处、滑坡140处、泥石流149处；较大型崩塌2984处以上、滑坡2212处以上。泥石流2277处以上。 从总体看，我国西部地区尤其是西南诸省区长期处于地壳上隆过程之中，地震活动频繁、地形切割剧烈、地质构造复杂、岩土体支离破碎，再加上西南地区降水量和强度较大、西北地区植被极不发育，因而崩滑流发育强烈，如云南、四川、贵州、陕西、甘肃、宁夏等省区；其它地区新构造运动一般相对较弱，其中华北、东北地区的降水量相对较小，中南、华东大部分地区植被发育较好，因此，这些地区的崩滑流发育强度一般不及西部地区。崩滑流灾害危害较大的省区有：四川、云南、陕西、宁夏、甘肃、贵州、湖北、辽宁、北京、河北、江西和福建等。 在地域上，可基本上划分为15个多发区，它们是：（1）横断山区、（2）黄土高原地区、（3）川北陕南地区、（4）川西北龙门山地区、（5）金沙江中下游地区、（6）川滇交界地区、（7）汉江安康~白河地区、（8）川东大巴山地区、（9）三峡地区ⅲ（10）黔西六盘水地区、（11）湘西地区、（12）赣西北地区、（13）赣东北上饶地区、（14）北京北郊怀柔－密云地区、（15）辽东岫岩－凤城地区。 2、主要危害 近十年来，全国由于崩滑流造成的人员死亡已近万人，平均每年达人。全国有 400 多个市、县、区、镇受到崩滑流的严重侵害， 其中频受滑坡、崩塌侵扰的市、镇60余座，频受泥石流侵拢的市、镇50余座。较为严重的有重庆、攀枝花、兰州、东川、安宁河谷等。全国几条山区干线铁路如宝成线、成昆线、宝兰线都受到了崩滑流的严重危害。
因为他们有的人为了事业不想现在结婚生孩子，但是又怕自己老了之后不适合要孩子，怀不上就不好了，所以他们冷冻胚胎。
研究现状范文一
一、开题报告必须对现有文献进行调研，并撰写研究现状。研究现状是开题报告的关键部分，对开题报告的层次和水平起决定性作用，也是英语论文“文献综述”的基础。
二、 撰写研究现状之前，需要查阅与论文选题有关的国内外文献，以便了解国内外在该选题上的研究现状，比如：目前已经有了哪些方面的研究；这些研究是如何实施的；它们的研究方向和深度；取得了什么成果；还有哪些问题有待解决等等。
三、对选题相关文献的认真查阅不但可以让我们避免进行无效重复的研究工作，而且可以开阔我们的视野、拓展我们的研究视角。通过较全面的国内外文献资料的分析，我们就可以发现以往研究的不足或漏洞，甚至可以启迪我们新的研究思维和角度，为我们提供新的研究目的和切入点。
四、研究现状内容长度一般是在1000字左右。并要附上有权威性和时效性的参考文献目录。
五、在写研究现状时，不能单纯列举，应避免繁琐和不得要领。另外，也应避免空洞和泛泛而谈。要先从大处着手，然后逐步归拢，最后集中到本选题的研究问题上。要对所搜集到的研究文献进行的归纳和整合，客观地阐述研究背景，然后对巳有研究的不足进行主观评论。必须指出国内外文献就相关论题已经提出的观点、解决方法和阶段性成果，阐述这些研究的广度、深度和不足，从而提出有待进一步研究的问题，确定本选题研究的平台，并指出本选题的研究预期将有哪些突破。
国内外研究现状范文(篇二)
通过学习形势与政策使我对国内外的形势与政策有了更深刻、更全面、更真实的了解。虽然每学期的课不多，但却使我受益匪浅，感触良多。《形势与政策》课是高校思想政治理论课的重要组成部分，是对我们学生进行形势政策教育的主要渠道、主要阵地，是我们每个大学生的必修课程，在我们大学生的思想政治教育中担负了重要的使命，具有不可替代的重要作用，更好地贯彻落实了中央的有关精神，是我们当代大学生关注的热点问题，帮助我们掌握正确分析形势的立场，观点和方法。
首先，老师上课非常生动，同学们都非常喜欢听，而老师的思维更是睿智敏捷，素材也丰富多彩，以及别有风趣的讲演，无不为我们展示了一位大学教师所具备的良好素质和出众能力，在这里，我们不仅享受着知识的积淀所带来得无限快乐，更被其无穷的讲演魅力所陶醉。我们用自己年轻、活跃、开放、包含的个性来聆听哲人的教诲，固然会受益匪浅、泽被至深。
我认识到，形势与政策左右我们的发展，对我们具有重要意义。史有“识时务者为俊杰”，今应为“适时务者为俊杰”。社会历史的大发展已决定了个人发展的最大环境、最大上限，制约着可选择度，决定着大学生成功的机率，影响很具体，也很深远。因此，我们应学会认识和把握形势与政策。形势是制定政策的依据，政策影响形势的发展。我们必须吃透政策的原意，懂得灵活变通，具备创新能力。
与此同时，我们还应顺应形势与政策，发展自我，找准自己的发展目标，结合自己的优势，定位自己的方向及发展地位；依据个人目标，制定切实可行的方案，努力奋斗，构建知识结构体系，拓展素质，不断提高个人能力，打造出“诚、勤、信、行”的品牌大学生；利用形势与政策，为我所用，形成对形势与政策的敏锐的洞察力和深刻的理解力，培养超前的把握形势与政策的胆识，“艺高人胆大，胆大艺更高”，利用形势与政策，实现自我大发展。树立一个远大理想，做一个成功人士！
再者，当今国内外形势风云变幻，进入21世纪的中国正面临着难得的机遇和巨大的挑战，当代大学生也面临着深刻的国内外环境，所以，在高校大学生中广泛开展形势政策教育，对当代大学生如何在纷繁复杂的国内外形势下，正视我国面临的机遇与挑战，坚定信念，振奋精神，努力学习，报效祖国，具有重大的现实价值，与深远的历史意义。
作为21世纪的大学生，为了更好的把握住自己，必须在努力学好专业知识的同时应该学习好《形势与政策》课，这样在我们才能更好的为祖国明天的建设添砖加瓦。
最后，我想说，学校开设的《形势与政策》课非常有必要。因为，高等学校的形势与政策教育是高校大学生思想政治教育的重要内容，是提高大学生综合素质、开阔胸怀视野、增强责任感和大局观十分重要的方面，它使我们更深刻地认识了中国，认识了我们与世界的差距，以及我们自身的不足，使我在思想上迈进了一大步，也为我们走出学校进入社会提前上了一课，让我们感受到社会的形势和国家政策，好让我们更有准备的为人民服务，为国家作出应有的贡献。
由于现在的人们想趁着年轻全身心投入到自己的事业当中，不想在该拼搏的年纪选择结婚和生孩子，但是等到他们想生孩子的时候，也许错过了最佳生育年龄，所以他们会选择冷冻胚胎来保存自己的生育能力。
这些地方一般都是在美国，因为美国对这方面的研究比较早，而且取得的成果也比较多。
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1 论文路基冻害产生原因及防治措施第一章 绪 论第一节 路基冻害路基冻害是寒冷地区，铁路线路上分布很广和常见的病害。它与寒冷的气候有关，冻结线能达到相当深度；又涉及到土的特性，因为有的土类对冰冻作用很敏感。根据纬度和海拔高度的不同也可以将冻土划分为几类。由地面向下，每年冬季冻结到一定深度，当夏季来临时这一冻结深度又全部融化的土层叫做季节性冻土。如果该土层冬季冻结后，在二、三年的夏季内，才能完全融化的叫做隔年冻土；当土层的冻结状态持续在二年或三年以上，夏季内也不能完全融化的称为多年冻土。我国的多年冻土多分布在东北大、小兴安岭北部、青藏高原及西部高山等地区。在东北冬季长、夏季短，有茂密的森林，为多年冻土的存在提供了条件；而在青藏高原和西部高山则主要是受当地海拔高度的控制，具明显的垂直分带。在湿土冻结过程中，路基土体中的水分及因冻结向冻结峰面迁移来的水分冻结而引起体积膨胀，使得路基基床土体胀起，通常对这种胀起的现象称之为冻结膨胀（简称冻胀）。我们管内大部分线路都铺设在多年冻土地带之上，路基冻害较为严重。主要表现形式为：在冬季路基土体冻结时，除路基（纵、横断面）在短距离地段内产生不均匀冻胀或路基发生冻结裂缝外，还存在着冰椎、冻胀丘、路基融沉及路基边坡滑坍等一些独特的表现形式。冻害发生发展时期，一般从每年10月中旬起至次年7月中旬止全部回落完。对铁路线路影响很大。为确保行车安全，每年都必须投入大量人力物力用以处理路基冻害。根据历年调查统计报告，管内现有冻害207处，其中冻害高度50mm～300mm的冻害6处、50mm以下的冻害198处，冰椎3处。冬季线路冻胀凸起，冰椎则流水成冰，冰水漫及线路，影响行车，为了预防冻害事故的发生，在冬季需派人看守观察和组织刨冰，每年仅用于刨冰的工数就达5000多工日。夏季路基融沉病害情况严重，在管内就有200多处严重下沉地段。有的地段融沉很快，几天就得抬道一次，全年累计下沉达200～300mm，情况严重的，如潮乌线8km，在1972年曾发生过5小时内，路基连续融沉达，造成机车颠覆事故。每年用于路基融沉抬道的砂石料数量达3万多立方米，使用的劳力有2万多工日。由此可见，路基冻害的存在，不仅增加了维修劳力，影响了正常维修，加大了维修成本，而且使得线路质量下降，直接影响着行车安全。因此，严寒地区铁路，做好冻害的防治工作。包括“春融乱道”的防治，是线路养护维修的一项重要工作。第二节 路基冻害防治措施的应用随着冻土区域工程规模的日益扩大，人们对路基冻害的发生发展规律及其防治措施进行了重点的研究工作。多年来我国科技工作者在路基病害防治研究中，经过不懈努力，积累了一些观测和试验研究资料，并总结出大量的防治经验，为路基冻害整治措施的设计提供了宝贵的依据。如在近年西部大开发战略实施过程中，铁道部根据东北地区冻土实验资料，对大兴安岭地区多年冻土分布的基本特征与青藏高原多年冻土情况进行了比较和论证，并在青藏高原的路基设计、工程施工以及病害防治中进行了借鉴，节省了大量的人力、物力、财力，取得了显著的效果。随着科技高速的发展，新的建筑材料，新的技术层出不穷，在路基病害防治中得到了广泛应用。为全面提高路基冻害的整治和预防水平提供了有力保障。第二章 路基土体的冻胀规律冻胀是一个物理力学过程，土冻结是由于水热动力变化而产生的应力应变状态。冻胀时能够引起铁路线路变形而形成冻害。当已冻胀的土融化时，由于融土的透水性和压缩性提高而使其承载力显著下降，当水分过饱和时又会产生路基基床翻浆冒泥。因此对冻胀发展变化规律的研究就极其重要。第一节 土的冻胀所谓土的冻胀是指含水湿土或非岩质土土壤由于水结晶并生成冰层、冰透镜体、多晶体冰晶等形状的冰侵入体，导致它的内部体积增大而言。作者： .* 2005-11-5 10:11 回复此发言--------------------------------------------------------------------------------2 论文这种土体积的增大是由两部分水分结晶所形成：一是土体中冻结前所含的水分结晶，体积膨胀9%；另一部分则是由于负温度下降，造成液相水迁移，起义水量及其本身结冰的体积膨胀，为迁移水量体积的倍。土体冻结前原有含水量所形成的体积膨胀，是有限的。能造成较大的体积膨胀是冻结过程中的水分迁移量及其结冰体积的膨胀。一、土冻胀的必要和基本条件土在冻结过程中不是都能产生冻胀的，产生冻胀是有条件的。如果条件充分则其冻胀量大，反之则其冻胀量小或不冻胀。因此土的冻胀，一般应当具有土、水、温及力四个条件。即： 严寒的气温； 对冻胀敏感的土; 土中含有一定量的水分; 一定的压力。具备这四个条件并不一定都会产生冻胀，但产生冻胀却必须有这四个必要条件。实践证明：当已冻和未冻水总体的增量超过了该土体原来无孔隙水的孔隙体积时，才是土冻胀的基本条件。如果无孔隙水的孔隙体积大于或等于结冰水的增量，便不能产生土的冻胀。由此可见，适合于冻胀的土，虽然冻前含水量尚未达到冻胀起始含水量的程度，但在负温条件下未冻结区的水分向冻结区迁移通畅，在一定时间后，迁移水分本身及其冰晶的体积增量能超过无孔隙水的孔隙体积。这时就具备了冻胀的充分条件，冻胀可在短期发生，甚至较大。二、冻胀机理及影响因素1、冻胀机理土冻结时在一定条件下会发生下部土体的水分向冻结峰面转移的现象，即水分迁移，并析出冰层造成冻胀。解释水分迁移的学说很多，目前普遍认为起主要作用的是“薄膜水迁移机理”。物理学认为，由于土颗粒的电分子引力作用及水分子的双极构造，当水和土颗粒接触时，会在土颗粒表面形成一薄膜水层，最里层的水分子吸附力最大，为强结合水，水分子不能自由活动也不冻结；而外围的水层为弱结合水，可以在水分子力作用下运动和在负温下冻结。一般在土中，由于土颗粒间距离很小，甚至互相接触，可以形成公共水化膜，这时它们的弱结合水层便会在土颗粒和水分子引力作用下达到相对的平衡状态。当上部土体发生冻结时，由于形成冰晶，就从靠近冻结峰面的土颗粒外围的水化膜中夺走一部分水，以恢复平衡，所以在冻结过程中，增长着的冰晶不断地从邻近的水化膜中多走水分，而相邻的厚膜中的水分子又不断地向薄膜补充。这样，不断地依次传递就形成了冻结时下部土体的水分向冻结峰面的迁移。这个机理还解释了：土中水的冰点一般低于0℃，有一个相转换区；冻土中仍存在一部分未冻水及在一个相当的负温范围内始终发生着冻结现象等的原因。2、影响土冻胀的基本因素土冻结过程中的水分迁移是一极其复杂的现象。在这一过程中，影响水分迁移量的主要因素有四个方面，即土、水、温和力。2．1土质条件对冻胀的影响冻胀的一个重要物理指标是土的分散性，即表示矿物成分形状，粒度成分及结构特性的土的离散性强度。根据土颗粒同水相互作用的主动性，土具有不同的冻结变形能力。通过大量的现场观测得知：一般情况下，颗粒粒径大于组成得碎石、砾石、砂类土，无冻胀性或冻胀很小；颗粒粒径小于组成得粘性土有较大的冻胀性；特别是粉、粘粒含量大于15%、容重较小的粉质土冻胀性最强烈。另外土的密实度对冻胀有着一定影响，在同一含水量下，干容重不同，冻胀系数可相差很大。其变化规律，在相同条件下，冻胀系数随含水量的增大而增大。水分对冻胀的影响在土冻结过程中，水分这一内在因素是影响冻胀的很主要因素。土中有水分是造成冻胀的必要条件，但含水的土不一定都会有冻胀。只有在土的含水量达到或超过一定的数值后，才发生冻胀，在有地下水补给时，就会发生强烈的冻胀，因此，含水量的变化直接左右着土的冻胀强度。温度对冻胀的影响温度是冻胀的四大要素之一。温度特征，在土冻胀过程可由温度间隔（梯度）来表示，温度变幅的极端值，即冻胀过程的起始温度及冻胀停止温度。实践证明，这个温度变化幅度相当大，它取决于土的分散性、骨架特性、土的水理和物理化学性质。所谓温度对冻胀的影响，主要是指环境温度对路基土体冻胀的影响作用。其作用有：一是土层内的冷却速度（冻结速率）与冻胀的关系。冻结速率直接影响冻胀率，冻结速率快时冻胀率小，但也不是冻结速率越慢则冻胀量越大。而是对某一种特定条件的土，都有一个最适宜的冻结速率，在这个冻结速率下的冻胀量最大；二是在整个相转换区内各种土温（包括温度梯度）与冻胀的关系。当土层温度处于相转换区，且冻结速率较小时，土中水分迁移的条件最充分，可以形成较大的冻胀。作者： .* 2005-11-5 10:11 回复此发言--------------------------------------------------------------------------------3 论文外部荷载对冻胀的影响外部荷载对冻胀具有压抑或防止的作用。因为在荷载作用下土被压密，使土的起始温度降低、初始含水量减少，且水分迁移过程也受到抑制。这是强夯法能防止冻害的基本原因。第二节 冻结深度的调查及计算方法1、冻结深度的调查可靠的方法是实地勘测，观测的仪器有冻土仪、地温仪及直接挖验观测。由于受气温变化的影响及存在的滞后现象，冻结深度是一个变化值。测试及挖验一定要注明时间，表示当时的冻结深度值。最大冻结深度出现在最低月平均气温之后，并随冻结深度每增加1m，滞后近一个月，一般在三、四月份。2、冻结深度的计算《工业与民用建筑地基基础设计规范》（TJ7-74）中的冻结深度计算公式是：Z=√∑Tm+（m）式中 Z—冻结深度（m）∑Tm—低于0℃的月平均气温的累计值（取多年平均值），以正号代入。这是斯蒂芬公式的简化形式，使用时根据地区土质的类型，对式中的三个常数进行修正，以获得更好的精度。第三章 严寒地区路基冻害的分类及成因在冬季，路基道床的冰冻，由于局部水文、地质条件的不同，在短距离内产生不均匀的冻胀，这种不均匀的冻胀就会导致线路的不平顺或轨向不良。因冻胀的差异而使冻害的表现形式也不相同，具体分类情况如下：第一节 路基冻害的分类不均匀冻胀所形成的局部差异，从线路纵断面上区分，其外部表现形式主要有三种：⑴、冻峰：路基道床在较短距离内的冻胀高度，较大于相邻两地段的均匀冻胀高度，所产生的冻害。（图1）⑵、冻谷：路基道床在较短距离内的冻胀高度，较小于相邻两地段的均匀冻胀高度，所形成的冻害。（图2）⑶、冻阶：路基道床的两相邻地段，其均匀冻胀高度不同，在两不同冻胀高度的交换点处所形成的冻害。（图3）在横断面上，往往由于两股钢轨下道床的脏污程度不同或因道碴陷槽的贮水量的不同，发生冻胀的差异，也会产生交错冻害或单侧冻害。图1 图3夏季轨面线图2 冬季轨面线从构造上，冻害还可以划分为以下三种：⑴道床冻害：主要是道床不洁、脏污严重。约占冻害的50%左右。其时间特点是冬初（10月中旬）即开始冻胀，而在冬季上半期（11月上旬）后即基本稳定。⑵表层冻害：是指产生在路基基床土体的临界冻结深度的上半部分即基床表层的冻害，其深度一般是从路基基床面向下至范围内。表层冻害的冻胀高度一般为30～50mm，很少有50mm以上。其时间特点是大多在冬季上半期（11月-12月中旬）即能发展到顶点，而解冻时（4月中旬-5月中旬）又首先回落。⑶根底冻害：是指产生在路基基床土体的临界冻结深度的下半部分，即路基基床面以下为冻结所形成的冻害。冻胀较大，一般约在50mm-100mm左右以上，大小主要与地下水位的高低有关。其时间特点：一般根底冻害产生的时间较晚，在冬期的后半期（12月中旬以后）产生，直到冬季末甚至更晚才能停止达到稳定。另外，在多年冻土地区，还会产生一些特殊的病害：如路基融沉、冰椎（管内较典型的有朝中282km冰椎、冷不路12km冰椎）等。第二节 冻害成因一、道床冻害道床冻害冻起高度一般在25mm以内。近年来，由于运量的增加和列车速度的提高，道床污染板结日趋严重，导致了道床冻害的数量逐年增多。1、产生成因主要是道床污染引起的排水不良造成冻害。⑴、道碴本身的质量问题引起的道床污染。由于我们管内道碴多以石灰岩为主，含少量的风化石。按照《铁路碎石道碴》要求，石灰岩各项技术指标均达不到Ⅰ级道碴标准。石灰岩属碳酸盐类，抗冲击、抗压碎等性能差，易碎粉尘遇水溶解形成胶汁，影响排水，导致冻害。⑵、列车运输引起的道床污染。一是列车动载频繁冲击振动，使道碴相互磨擦，产生碎石粉末。二是由于列车上的散装货物，如砂子、煤炭等货物散落而污染道床。三是高坡大岭地段较多，列车制动减速，由于机车撒砂和闸瓦粉屑落入道床，加速了道床板结等病害的产生。作者： .* 2005-11-5 10:11 回复此发言--------------------------------------------------------------------------------4 论文⑶、路基翻浆冒泥引起的道床污染。翻浆冒泥使道床中石碴粉末增多，路基上的污水与石碴粉末接触化合成一种胶汁，把脏物和石碴粘结在一起，造成排水不良，道床板结。⑷、因早期设计标准低及日常维修更换枕木等原因，导致道床厚度不足，在列车荷载的作用下形成道碴囊。由于以上等原因，从而使道床中形成了不透水层或道碴囊，秋季降雨时，雨水流入道床，并滞留在其中。当气温下降时道床冻结，又因含泥量过多，部分道碴孔隙被填充，为冻结时水分的重分布提供了条件。当路基土体冻结时，在道碴囊中抽吸水分，大量聚水成冰，当超过了道碴孔隙的容量时，就产生道床表面冻胀臌起。又因线路上水沟和水囊等存水量的不同，以及线路朝向的不同，使冰冻速率和深度及吸入的水量也不等，因而引起冻胀高差，最后表现为短距离内的冻胀高度不等而形成冻害。二、表层冻害表层冻害，主要是指产生在路基基床土体的临界冻结深度的上半部分的冻害。是寒冷地区比较常见的冻害形式，冻起高度一般较小，表现为“早起早落”型。一、形成原因1、路基基床面不平整,易积水1．1路基基床面土的压实不均匀(固结的不均匀);1. 2路基基床面表层与道碴接触处被浸湿，承载力降低；1．3路基基床表层，冬季冻结时水分向上迁移，在春季时引起了土结构的变化；1．4道床厚度不足；1．5路基受列车冲击与振动的影响，使得具有适当含水量的粉性土发生触变性的液化；由于以上原因，造成路基基床面积水，水分渗入基床表层，土层含水量增大，超过了起始冻胀含水量，同时在表层中水结冰，体积膨胀时，水分又向冻结峰面补给，使水分比冻前增加较大，形成冻害。2、路基土体的表层为非均质由于路堤土质来源不同，且在填筑时，土层厚薄和夯填密实度也不同；路堑土体虽然是自然形成的，但土的覆盖堆积厚度及层次是不完全相同的。在冻期，经水分迁移、聚积时，由于这些土质、结构、层次等条件的不同，其聚流量也不尽相同。产生的冻胀量也不等，从而形成冻害。3、地表水或地下水对路基土体的不均匀浸湿3．1路基基床面不平整，积水不等形成的冻害：当路基基床面形成道碴陷槽或道碴囊时，秋季降雨，水分掺入土中，其中水本身冻结时冻胀量并不大，而是这部分水，在冻结期间向冻结峰面迁移积聚。由于道碴所形成的基床面不平整，因而各部分抽吸的水分多少不等，冻胀量不同，形成了冻害。3．2路基两侧积水形成冻害：如果路基两侧积水量相等，土质均匀，冬季冻胀量很大，不一定形成冻害。若土质均匀，但两侧积水的水位及深度范围不同时，由于其对路基体浸湿的不同，冻结时其冻胀量也将不同，因而形成冻害。3．3上层潜水和裂隙形成的冻害：上层潜水和裂隙形成的冻害,常常发生在路堑与路堤相接的地方（即零断面或稍向路堑内部）。上层潜水是指大气降水或地表水下渗，沿山坡隔水层所发生的汇流，经路堑边坡流出，沿侧沟形成径流，其流量随降水的多少面异。雨水多时，可直渗道床，使路基表层土经常处于饱和状态。这种冻害多发生在山区，如图所示。裂隙水是沿构造裂隙渗流汇集到岩层破碎带。因此水量比较集中，并夹带着一些碎屑，从路堑边坡溢出，形成不均匀浸湿而产生冻害，如图所示。3．4侧沟积水形成的冻害：在路堑地段因侧沟积水造成的冻害是比较常见的事。由于地表水冲刷边坡，侧沟淤积，积水浸湿了路基基床。尤其是粉质土中的路堑，当侧沟排水不良时，侧沟附近的土会被不均匀浸湿。特别是秋季降雨时节，侧沟附近的粉质土或粉质砂粘土的湿度能达到液限，冬季形成严重的冻害。5、气温影响及路基土体导热不均匀形成的冻害气温随着地形、土质、日照及植被的不同其热交换不同，同时对土中的速率影响也不同。在土冻结时，由于表层土温及冻结速率的不同因而其水分迁移的聚流量和冻胀量便不同，产生冻害。综上所述，在表层冻害中关键是地表水，再加上寒冷的气温和土的敏感性，即只有当土、水、温等条件本身出现了差异，才能形成冻害。作者： .* 2005-11-5 10:11 回复此发言--------------------------------------------------------------------------------5 论文三、深层冻害深层冻害是指路基冻害产生在路基基床土体的临界冻结深度的下半部分。在此部位所产生的冻害大多是因地下水的作用结果。因为若无地下水，虽然土质有所差异，但因冻结进程线下移过程中，路基土体的原有水分因冰冻重新分布，已经向上迁移了，下部显现脱水现象，所以已无多少冻胀了。因深层冻害多产生在地下水充足，补给条件好的情况下，所以冻害高度较大，表现为“晚起晚落”型。深层冻害表现的程度主要与地下水位的高低有关。且危害较大。例如滨洲线513km和牙林线岩山站91km冻害均属于这种类型。由于水分供应充足，冬期时水分迁移的聚流量很大。冻害高度达200mm左右，对行车安全构成了一定的危害，每年都需要投入大量的人力、物力、财力来维持行车。第四章 路基冻害的防治第一节 路基冻害的防治原则在冻害的防治工作中，我们必须贯彻“预防为主，预防和防治相结合”的原则，认真做好预防工作。经常采取的措施有：1、经常保持道床清洁，防止泥土杂物混入道床，及时清除边坡土垄。2、保持路肩和边坡平整，无裂纹、无坑洼积水。3、完善地表排水系统，保持各种地面排水设备状态良好通畅，排除堑顶、堤脚及附近积水。4、定期检查、疏通各种地下排水设备，做到不积水、不堵塞，降低地下水位。5、结合线路大中修工程，有计划地进行更换或改良不均匀土质。6、入冬前，做好各项排水设备防寒工作，保持其状态良好，不冻结，无损坏。在冻害发生后，做好路基冻害调查分析是防治工作的开始，调查工作的好坏直接关系着冻害的防治效果，是整治好冻害的关键。现场调查的内容主要有冻害发生的部位、形状、长度、冻起高度、起落时间及其发展过程；另一方面通过钻探、挖探等方法，观察土层的土质种类、厚度、冻土结构、水文地质等情况。通过这些调查资料分析冻害产生原因和变化规律，来制定科学合理的防治措施，从而达到整治冻害的目的。另外采取防治冻害措施时，必须首先考虑排水、疏干路基，然后考虑其它措施相配合。因为水不仅是产生冻害的原因，并且还会降低路基强度而引起其它路基病害。采取防治措施时，还要做到因地制宜，尽量就地取材。第二节 路基冻害的防治措施整治冻害必须贯彻和遵循二个原则：一是消除不均匀冻胀。主要是指消除路基病害地段与相邻地段的冻胀差值，或使这一差值在规定距离内逐步消失，使线路达到合乎要求的标准。二是强调综合整治的整体效果。各种整治冻害措施的目的、作用和效果不尽相同，各有针对性和适用范围。因此要根据冻害的具体情况分析研究不同措施的互相搭配，注重它们的整体效果，以争取达到根除冻害的目的。根据路基冻害的产生原因，列表说明冻害的防治措施。冻害种类 冻害产生原因 应采取的防治措施 整治目标道床冻害 排水不良 加强基床排水的疏通，平整路肩、基床面 增加道床渗透能力，疏通排水道床不洁 清筛（破底清筛）或更换碎石道床表层冻害 因水造成的冻害：侧沟或排水沟淤塞，基床面不平整，无排水设备路基坡脚积水 深挖或扩大侧沟，加强清理侧沟保持排水系统畅通；削减路肩或用渗水土填垫路肩；高抬道；清理平整基床面，加强基床排水，砂垫层，矽化加固； 防止地表、排水设施积水裂隙水 做好地表及边坡排水，尤其是排水系统 保持排水畅通地下水的表层滞水、潜水 做好地表及边坡排水，尤其是排水系统；加深侧沟；设砂垫层或隔水层 疏导排水、防止下渗地下水补给充分 隔水层，矽化加固，砂垫层 降低地下水地表水对路基土体的不均匀浸湿 矽化加固，砂垫层或设隔水层；消除不均匀浸湿因素 清除不均匀冻胀，减少冻结深度道碴陷槽积水 换土；排水后用隔水材料封闭基床面；设横盲沟、边坡渗沟或塑料管斜孔排水 消除积水因土质造成的冻害：土质不同 换土、铲除不均匀土质、砂垫层、矽化加固、炉渣垫层、注盐、隔水层、聚苯乙烯保温板 清除不均匀冻胀，减少冻结深度作者： .* 2005-11-5 10:11 回复此发言--------------------------------------------------------------------------------6 论文土层厚薄不等 换同样土 清除不等厚度导热不均匀 炉渣盖被炉渣垫层，聚苯乙烯保温板，塔头保温 清除不均匀冻胀，减少冻结深度深层冻害 地下水流向路基 截水渗沟，引水渗够，排水槽等 加强地表排水拦截排出潜水路基土体有浅层地下水 明沟，排水槽，引水渗沟等 拦截、排出地下水路基土体有深层地下水 设引水渗沟，必要时设保温层等 降低地下水位路基基底有泉眼 设涵洞引排土质不良 部分换土或土质改良 消除不均匀冻胀以上列表简要说明了路基冻害的整治措施及整治目标，下面我们将要对在实践中经常应用的几种方法进行全面介绍：总结多年在对基床冻害采取的整治措施，大体上可分为以下几大类：1、排水及隔水：其目的在于排除地表水或降低疏导地下水及隔断下层水以消除或减少路基土体的冻胀。2、换土和改土：其目的是换除路基土体中的不均匀土质，或改良土的性质，以消除和减少路基土体的冻胀。3、保温隔热：其目的使冻胀性土脱离冻结层或部分脱离冻结层，从而减少和消除路基土体的冻胀。（一）、减少土体含水量1、排水措施水对土体的浸湿、饱和和冲蚀作用是促使路基病害发生和发展的重要原因之一。为了保持路基经常处于干燥、坚固和稳定状态，应做好地表和地下排水工作。并且排水设备应具有抗冻、防冻的能力，不被冻融破坏，能发挥正常排水作用。2、隔水措施是指用各种材料制成的隔水层，使地下水不能透过，或隔断毛细水的补给，阻止冻结时的水分迁移作用，以减少或消除冻胀。这些材料有：粘土、耐寒塑料薄膜、土工纤维防渗布、聚氯乙烯板及氯丁橡胶板等。另外，用改性土如乳化沥青，或灌浆、矽化加固等方法。（二）、更换土质换土是最普遍、采取最多的一种整治冻害的措施。在国外，北美各国和西德都把换土作为主要的整治冻害措施，前苏联和北欧各国、日本也把换土作为重要的措施之一。通过换土主要达到三个目的：一是将冻胀土换以部分不冻胀土，以便减少冻胀值；二是将冻胀性较弱的土（或不冻胀土）换以冻胀性较强的土，以便消灭冻谷或单侧冻起等；三是改换土中的冻胀土层，或冻胀土质的不均匀条件，以消除冻害条件。换土在基床冻害整治的过程中是有条件的，经调查分析认定基床冻害产生冻害的原因为基床土体中土质条件时(是土质不均匀、或是土层厚薄层次不等)，才采取更换土质的措施。如果基床冻害是水的原因，(即地表水或地下水的不均匀渗入或浸湿)，不是土的原因，则应采用排水措施，而不应当采用换土措施。所以，在整治冻害的过程中，首先要“对症下药”必要时应与排水措施相结合，不然这项措施是不能收到预期效果的。因而采取措施之前的调查分析即细致的设计是非常重要的。在更换土质的措施中，有两种情况：一是更换冻胀土；另一种是更换不冻胀土。这两种情况不仅起作用不同，而且条件要求也是不一样的。1、换填冻胀土（1）、作用此项措施的应用范围较小。因为只有在冻胀土的长距离地段内由于局部非冻胀土所形成的冻害，而将局部非冻胀土换以同样的冻胀土（如图1），以解决病害地段的冻谷。此外，由于不均匀而造成的冻害中，在凹陷的一侧换以冻胀土，使凹陷处多冻胀一些，这也是防止基床冻害的一种方法。（2）适用范围这项措施适用于因土质非均匀而发生的局部冻害（冻谷），或局部土层厚薄不同，或因水的局部不均匀浸湿而发生的冻害。2、换填不冻胀土（1）、作用一般
1. 溶胶-凝胶法制备纳米材料研究进展2. 电子显微镜在纳米材料研究中的应用3. SPM与纳米材料组装研究进展4. 稀土发光纳米材料的研究进展5. II-VI族纳米材料研究进展6. 纳米材料在生命科学中的应用研究进展7. III-V族纳米材料研究进展8. 仿生技术与纳米材料研究进展9. 纳米机器人研究进展10. 纳米技术与国防安全11. 纳米科技中的伦理学研究进展12. 纳米技术与军事现代化研究进展13. 水热法在纳米科技中的应用14. 激光拉曼光谱在纳米材料分析中的研究进展15. 纳米材料粒度分析研究进展16. 纳米蓄能材料研究进展17. 锂离子电池纳米材料研究进展18. 染料敏化太阳能电池用纳米材料研究进展19. 纳米科技人才的培养与需求现状
稀土掺杂氟化物多波长红外显示材料的研究摘 要本文简单介绍了稀土发光原理、上转换发光材料的大致发展史、红外上转换发光材料的应用以及当前研究现状。以PbF2为基质材料，ErF3为激活剂，YbF3为敏化剂，采用高温固相反应法制备了PbF2: Er,Yb上转换发光材料。重点讨论了制备过程中，制备工艺中的烧结时间、烧结温度对红外激光显示材料发光效果的影响。研究了Er3+/Yb3+发光系统在1064nm激光激发下的荧光光谱和上转换发光的性质。实验表明，在1064nm激光激发下，材料可以发射出绿色和红色荧光，是一种新型的红外激光显示材料。关键字：1064nm 上转换 红外激光显示 Er3+/Yb3+AbstractThis paper simply described the rare earth luminescence mechanism, the development of up-conversion materials and their applications were systematically explained. Present situation of the research on infrared up-conversion luminescence is also presented. PbF2 as matrix, ErY3 as activator and YbF3 as sensitizer were adopted to synthesize PbF2: Er,Yb up-conversion material with high temperature solid-phase reaction. A great emphasize was paid on the factors that effect on the luminescence properties of infrared laser displayed materials such as sinter temperature, time of sinter. The luminescence system of Er3+/Yb3+, their fluorescence spectrum and their character of up-conversion with 1064nm LD as an excitation source were studied. The experimental results that intense green and wed up-conversion emissions were observed under 1064nm LD excitation, which is a new type of infrared laser displayed Words: 1064nm Up-conversion Infrared laser displayed materials Er3+/Yb3+目 录摘要Abstract第一章 绪论 稀土元素的光谱理论简介 稀土元素简介 稀土离子能级 晶体场理论 基质晶格的影响 上转换发光材料的发展概况 上转换发光的基本理论 激发态吸收 光子雪崩上转换 能量传递上转换 敏化机制与掺杂方式 敏化机制 掺杂方式 上转换发光材料的应用 本论文研究目的及内容 8第二章 红外激光显示材料的合成与表征 红外激光显示材料的合成 实验药品 实验仪器 样品的制备 红外激光显示材料的表征 XRD 荧光光谱 12第三章 结果与讨论 基质材料的确定 助熔剂的选择 烧结时间的确定 烧结温度的确定 掺杂浓度的确定 17结 论 21参考文献 22致 谢 23第一章 绪论 稀土元素的光谱理论简介 稀土元素简介稀土元素是指周期表中IIIB族，原子序数为21的钪（Sc）：39的钇（Y）和原子序数57至71的镧系中的镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu），共17个元素[1]。稀土元素的原子具有未充满的受到外界屏蔽的4f和5d电子组态，因此具有丰富的电子能级和长寿命激发态，能级跃迁通道多达20余万个，可以产生多种多样的辐射吸收和发射。稀土化合物发光是基于它们的4f电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁。稀土发光材料具有许多优点：（1）与一般元素相比，稀土元素4f电子层构型的特点，使其化合物具有多种荧光特性；（2）稀土元素由于4f电子处于内存轨道，受外层s和P轨道的有效屏蔽，很难受到外部环境的干扰，4f能级差极小，f-f跃迁呈现尖锐的线状光谱，发光的色纯度高；（3）荧光寿命跨越从纳秒到毫秒6个数量级；（4）吸收激发能量的能力强，转换效率高；（5）物理化学性质稳定，可承受大功率的电子束、高能辐射和强紫外光的作用。稀土离子能级稀土离子具有4f电子壳层，但在原子和自由离子的状态由于宇称禁戒，不能发生f-f电子跃迁[3&7]。在固体中由于奇次晶场项的作用宇称禁戒被解除，可以产生f-f跃迁，4f轨道的主量子数是4，轨道量子数是3，比其他的s，p，d轨道量子数都大，能级较多。除f-f跃迁外，还有4f-5d，4f-6s，4f-6p电子跃迁。由于5d，6s，6p能级处于更高的能级位置，所以跃迁波长较短，除个别离子外，大多数都在真空紫外区域。由于4f壳层受到5s2，5p6壳层的屏蔽作用，对外场作用的反应不敏感，所以在固体中其能级和光谱都具有原子状态特征。因此，f-f跃迁的光谱为锐线，4f壳层到其他组态的跃迁是带状光谱，因为其他组态是外壳层，受环境影响较大。稀土离子在化合物中一般出现三价状态，在可见和红外光区观察的光谱大都属于4fN组态内的跃迁，在给定组态后确定光谱项的一般方法是利用角动量耦合和泡利原理选出合理的光谱项，但这种方法在电子数多，量子数大时，相当麻烦且容易出错。所以，对稀土离子不太适合。利用群论方法，采用U7>R7>G2>R3群链的分支规则可以方便地给出4fN组态的全部正确的光谱项，通常用大写的英文字母表示光谱项的总轨道角动量的量子数的数目，如S，P，D，F，G，H，I，K，L，M，N，O，Q……分别表示总轨道角动量的量子数为0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，……，25+l表示光谱项的多重性，S是总自旋量子数。在光谱学中，用符号2S+1L表示光谱项。 晶体场理论晶体场理论认为，当稀土离子掺入到晶体中，受到周围晶格离子的影响时，其能级不同自由离子的情况。这个影响主要来自周围离子产生的静电场，通常称为晶体场[2]。晶体场使离子的能级劈裂和跃迁几率发生变化。稀土离子在固体中形成典型的分立发光中心。在分立发光中心中，参与发光跃迁的电子是形成中心离子本身的电子，电子的跃迁发生在离子本身的能级之间。中心的发光性质主要取决于离子本身，而基质晶格的影响是次要的。稀土离子的4f电子能量比5s，5p轨道高，但是5s，5p轨道在4f轨道的外面，因而5s，5p轨道上的电子对晶体场起屏蔽作用，使4f电子受到晶体场的影响大大减小。稀土离子4f电子受到晶体场的作用远远小于电子之间的库仑作用，也远远小于4f电子的自旋—轨道作用。考虑到电子之间的库仑作用和自旋—轨道作用，4f电子能级用2J+I LJ表示。晶体场将使具有总角动量量子数J的能级分裂，分裂的形式和大小取决于晶体场的强度和对称性。稀土离子4f能级的这种分裂，对周围环境（配位情况、晶场强度、对称性）非常敏感，可作为探针来研究晶体、非晶态材料、有机分子和生物分子中稀土离子所在局部环境的结构，且2J+I LJ能级重心在不同的晶体中大致相同，稀土离子4f电子发光有特征性，因而很容易根据谱线位置辨认是什么稀土离子在发光。 基质晶格的影响基质晶格对f→d跃迁的光谱位置有着强烈的影响，另外其对f→f跃迁的影响表现在三个方面：（1）可改变三价稀土离子在晶体场所处位置的对称性，使不同跃迁的谱强度发生明显的变化；（2）可影响某些能级的分裂；（3）某些基质的阴离子团可吸收激发能量并传递给稀土离子而使其发光，即基质中的阴离子团起敏化中心的作用。特别是阴离子团的中心离子（Me）和介于中间的氧离子O2-以及取代基质中阳离子位置的稀土离子（RE）形成一直线，即Me-O-RE接近180°时，基质阴离子团对稀土离子的能量传递最有效。 上转换发光材料的发展概况发光是物体内部以某种方式吸收的能量转换为光辐射的过程。发光学的内容包括物体发光的条件、过程和规律，发光材料与器件的设计原理、制备方法和应用，以及光和物质的相互作用等基本物理现象。发光物理及其材料科学在信息、能源、材料、航天航空、生命科学和环境科学技术中的应用必将促进光电子产业的迅猛发展，这对全球的信息高速公路的建设以及国家经济和科技的发展起着举足轻重的推动作用。三价镧系稀土离子具有极丰富的电子能谱，因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道，为多种能级跃迁创造了条件，在适当波长的激光的激发下可以产生众多的激光谱线，可从红外光谱区扩展到紫外光谱区。因此，稀土离子发光研究一直备受人们的关注。60年代末，Auzel在钨酸镱钠玻璃中意外发现，当基质材料中掺入Yb3+离子时，Er3+、Ho3+和Tm3+稀土离子在红外光激发下可发出可见光，并提出了“上转换发光”的观点[5&4]。所谓的上转换材料就是指受到光激发时，可以发射比激发波长短的荧光的材料。其特点是激发光光子能量低于发射光子的能量，这是违反Stokes定律的。因此上转换发光又称为“反Stokes发光”。从七十年代开始，上转换的研究转移到单频激光上转换。到了八十年代由于半导体激光器泵浦源的发展及开发可见光激光器的需求，使其得到快速发展。特别是近年来随着激光技术和激光材料的进一步发展，频率上转换在紧凑型可见激光器、光纤放大器等领域的巨大应用潜力更激起广大科学工作者的兴趣，把上转换发光的研究推向高潮，并取得了突破性实用化的进展。随着频率上转换材料研究的深入和激光技术的发展，人们在考虑拓宽其应用领域和将已有的研究成果转换成高科技产品。1996年在CLEO会议上，Downing与Macfarlanc等人合作提出了三色三维显示方法，双频上转换三维立体显示被评为1996年物理学最新成就之一，这种显示方法不仅可以再现各种实物的立体图像，而且可以随心所欲的显示各类经计算机处理的高速动态立体图像，具有全固化、实物化、高分辨、可靠性高、运行速度快等优点[15]。上转换发光材料的另一项很有意义的应用就是荧光防伪或安全识别，这是一个应用前景极其广阔的新兴研究方向。由于在一种红外光激发下，发出多条可见光谱线且各条谱线的相对强度比较灵敏地依赖于上转换材料的基质材料与材料的制作工艺，因而仿造难、保密强、防伪效果非常可靠。目前，研究的稀土离子主要集中在Nd3+，Er3+，Ho3+，Tm3+和Pr3+等三价阳离子。Yb3+离子由于其特有的能级特性，是一种最常用的敏化离子。一般来说，要制备高效的上转换材料，首先要寻找合适的基质材料，当前研究的上转换材料多达上百种，有玻璃、陶瓷、多晶粉末和单晶。其化合物可分为：（1）氟化物；（2）氧化物；（3）卤氧化物；（4）硫氧化物；（5）硫化物等。迄今为止，上转换发光研究取得了很大的进展，人们已在氟化物玻璃、氟氧化物玻璃及多种晶体中得到了不同掺杂稀土离子的蓝绿上转换荧光。 上转换发光的基本理论通过多光子机制把长波辐射转换成短波辐射称为上转换，其特点是吸收光子的能量低于发射光子的能量[2&8]。稀土离子上转换发光是基于稀土离子4f电子能级间的跃迁产生的。由于4f外壳层电子对4f电子的屏蔽作用，使得4f电子态间的跃迁受基质的影响很小，每种稀土离子都有其确定的能级位置，不同稀土离子的上转换发光过程不同。目前可以把上转过程归结于三种形式：激发态吸收、光子雪崩和能量传递上转换。激发态吸收激发态吸收（Excited Stated Absorption简写为ESA）是上转换发光中的最基本过程，如图1-1所示。首先，发光中心处于基态能级E0的电子吸收一个ω1的光子，跃迁到中间亚稳态E1上，E1上的电子又吸收一个ω2光子，跃迁到高能级E2上，当处于能级E2上的电子向基态跃迁时，就发射一个高能光子。图1-1 上转换的激发态吸收过程 光子雪崩上转换光子雪崩上转换发光于1979年在LaCl3∶Pr3+材料中首次发现。1997年，N. Rakov等报道了在掺Er3+氟化物玻璃中也出现了雪崩上转换。由于它可以作为上转换激光器的激发机制，而引起了人们的广泛的注意。“光子雪崩”过程是激发态吸收和能量传输相结合的过程，如图1-2所示，一个四能级系统，Mo、M1、M2分别为基态和中间亚稳态，E为发射光子的高能级。激发光对应于M1→E的共振吸收。虽然激发光光子能量同基态吸收不共振，但总会有少量的基态电子被激发到E与M2之间，而后弛豫到M2上。M2上的电子和其他离子的基态电子发生能量传输I，产生两个位于M1的电子。一个M1的电子在吸收一个ω1的光子后激发到高能级E。而E能级的电子又与其他离子的基态相互作用，产生能量传输II，则产生三个为位于M1的电子，如此循环，E能级上的电子数量像雪崩一样急剧地增加。当E能级的电子向基态跃迁时，就发出能量为ω的高能光子。此过程就为上转换的“光子雪崩”过程。图1-2 光子雪崩上转换能量传递上转换能量转移（Energy Transfer，简写成ET）是两个能量相近的激发态离子通过非辐射过程藕合，一个回到低能态，把能量转移给另一个离子，使之跃迁到更高的能态。图1-3列出了发生能量传递的几种可能途径：（a）是最普通的一种能量传递方式，处于激发态的施主离子把能量传给处于激发态的受主离子，使受主离子跃迁到更高的激发态去；（b）过程称为多步连续能量传递，在这一过程中，只有施主离子可以吸收入射光子的能量，处于激发态的施主离子与处于基态的受主离子间通过第一步能量传递，把受主离子跃迁到中间态，然后再通过第二步能量传递把受主离子激发到更高的激发态；（c）过程可命名为交叉弛豫能量传递（Cross Relaxation Up-conversion，简称CR），这种能量传递通常发生在相同离子间，在这个过程中，两个相同的离子通过能量传递，使一个离子跃迁到更高的激发态，而另一个离子弛豫到较低的激发态或基态上去；（d）过程为合作发光过程的原理图，两个激发态的稀土离子不通过第三个离子的参与而直接发光，他的一个明显的特征是没有与发射光子能量匹配的能级，这是一种奇特的上转换发光现象；（e）过程为合作敏化上转换，两个处于激发态的稀土离子同时跃迁到基态，而使受主离子跃迁到较高的能态。（a）普通能量传递 （b）多步连续能量传递（c）交叉弛豫能量传递 （d）合作发光能量传递（e）合作敏化上转换能量传递图1-3 几种能量传递过程的示意图稀土离子的上转换发光都是多光子过程，在多光子过程中，激发光的强度与上转换荧光的强度有如下关系：Itamin ∝ Iexcitationn其中Itamin表示上转换荧光强度，Iexcitation表示激发光强度，在双对数坐标下，上转换荧光的强度与激发光的强度的曲线为一直线，其斜率即为上转换过程所需的光子数n，这个关系是确定上转换过程是几光子过程的有效方法。 敏化机制与掺杂方式 敏化机制通过敏化作用提高稀土离子上转换发光效率是常用的一种方法[9]。其实质是敏化离子吸收激发能并把能量传递给激活离子，实现激活离子高能级的粒子数布居，从而提高激活离子的转换效率，这个过程可以表述如下：Dexc+A→D+AexcD表示施主离子，A是受主离子，下标“exc”表示该离子处于激发态。Yb3+离子由于特有的能级结构，是最常用的也是最主要的一种敏化离子。（1）直接上转换敏化对与稀土激活中心（如Er3+，Tm3+，Ho3+）和敏化中心Yb3+共掺的发光材料，由于Yb3+的2F5/2能级在910-1000nm均有较强吸收，吸收波长与高功率红外半导体激光器的波长相匹配。若用激光直接激发敏化中心Yb3+，通过Yb3+离子对激活中心的多步能量传递，可再将稀土激活中心激发至高能级而产生上转换荧光，这类过程会导致上转换荧光明显增强，称之为直接上转换敏化。图1-4以Yb3+/Tm3+共掺杂为例给出了该激发过程的示意图。图1-4 直接上转换敏化（2）间接上转换敏化由于Yb3+离子对910-1000 nm间泵浦激光吸收很大，泵浦激光的穿透深度非常小，因此虽然在表面的直接上转换敏化能极大的提高上转换效率，但它却无法应用到上转换光纤系统中。针对这种情况，国际上与1995-1996年首次提出了“间接上转换敏化”方法[7]。间接上转换敏化的模型首先在Tm3+/Yb3+双掺杂体系中提出的：当激活中心为Tm3+时，如果激发波长与Tm3+的3H6→3H4吸收共振，激活中心Tm3+就被激发至3H4能级，随后处于3H4能级的Tm3+离子与位于2F5/2能级的Yb3+离子发生能量传递，使Yb3+离子的2F5/2能级上有一定的粒子数布居。然后处于激发态2F5/2的Yb3+离子再与Tm3+进行能量传递，实现Tm3+的1G4能级的粒子数布居，这样就通过Tm3+→Yb3+→Tm3+献的能量过程间接地把Tm3+离子激发到了更高能级1G4。从而导致了Tm3+离子的蓝色上转换荧光。图1-5给出了间接上转换敏化的示意图。考虑到稀土离子的敏化作用与前述的上转换机理，在实现上转换发光的掺杂方式通常要考虑如下几点：（1）敏化离子在激发波长处有较大的吸收截面和较高的掺杂浓度；（2）敏化离子与激活离子之间有较大的能量传递几率；（3）激活离子中间能级有较长的寿命。图1-5 间接上转换敏化 掺杂方式表1-1给出了当前研究比较多的掺杂体系，表中同时列出了某一掺杂体系对应的激发波长、基质材料、敏化机制等。表1-1 常见的掺杂体系稀土离子组合 激发波长 基质材料 敏化机制单掺杂 Er3+ 980nm ZrO2纳米晶体 —Nd3+ 576nm ZnO–SiO2–B2O3 —Tm3+ 660nm AlF3/CaF2/BaF2/YF3 —双掺杂 Yb3+：Er3+ 980nm Ca3Al2Ge3O12玻璃 直接敏化Yb3+：Ho3+ 980nm YVO4 直接敏化Yb3+：Tm3+ 800nm 氟氧化物玻璃 间接敏化Yb3+：Tb3+ 1064nm 硅sol–gel玻璃 合作敏化Yb3+：Eu3+ 973nm 硅sol–gel玻璃 合作敏化Yb3+：Pr3+ 1064nm LnF3/ZnF2/SrF2 BaF2/GaF2/NaF 直接敏化Nd3+：Pr3+ 796nm ZrF4基玻璃 直接敏化三掺杂 Yb3+： Nd3+ ：Tm3+ 800nm ZrF4基玻璃 间接敏化Yb3+： Nd3+ ：Ho3+ 800nm ZrF4基玻璃 间接敏化Yb3+： Er3+ ：Tm3+ 980nm PbF2:CdF2玻璃 直接敏化 上转换发光材料的应用稀土掺杂的基质材料在波长较长的红外光激发下，可发出波长较短的红、绿、蓝、紫等可见光。通常情况下，上转换可见光包含多个波带，每个波带有多条光谱线，这些谱线的不同强度组合可合成不同颜色的可见光[7]。掺杂离子、基质材料、样品制备条件的改变，都会引起各荧光带的相对强度变化，不同样品具有独特的谱线强度分布与色比关系（我们定义上转换荧光光谱中各荧光波段中的峰值相对强度比称为色比，通常以某以一波段的峰值强度为标准）。因而上转换发光材料可应用到荧光防伪或安全识别上来。上转换发光材料在荧光防伪或安全识别应用上的一个研究重点是制备上转换效率高，具有特色的防伪材料，实现上转换荧光防伪材料能够以配比控制色比；也就是通过调整稀土离子种类、浓度以及基质材料的种类、结构和配比，达到控制色比关系。 本论文研究目的及内容Nd:YAG激光器发出1064nm的激光，在激光打孔、激光焊接、激光核聚变等领域具有广泛的应用价值，是最常用的激光波段。然而，由于人眼对1064nm的红外光不可见，因此，需要采用对1064nm激光响应的红外激光显示材料制备的显示卡进行调准和校正。本论文采用氟化物作为基质，掺杂稀土离子，通过配方和工艺研究，制备对1064nm响应的红外激光显示材料。研究组分配比、烧结温度、气氛和时间等对粉体性能的影响。并采用XRD和荧光光谱分析等测试手段对粉体进行表征。确定最佳烧结温度、组分配比，最终获得对1064nm具有优异红外转换性能的红外激光显示材料。第二章 红外激光显示材料的合成与表征经过多年研究，红外响应发光材料取得了很大进展，现已实现了氟化物玻璃、氟氧化物玻璃、及多种晶体中不同稀土离子掺杂的蓝绿上转换荧光。然而上转换荧光的效率距离实际实用还有很大的差距，尤其是蓝光，其效率更低。因此，寻找新的红外激光显示材料仍在研究之中，本文主要研究对1064nm响应的发光材料。本章研究了双掺杂Er3+/Yb3+不同基质材料的蓝绿上转换荧光，得到了发光效果较好的稀土掺杂氟化物的红外激光显示材料，得到了一些有意义的研究结果。 红外激光显示材料的合成 实验药品（1）合成材料所用的化学试剂主要有：LaF3，BaF2，Na2SiF6，NaF，氢氟酸，浓硝酸等。稀土化合物为Er2O3、Yb2O3，纯度在4N以上。（2）ErF3、YbF3的配制制备Yb3+/Er3+共掺氟化物的红外激光显示材料使用的ErF3，YbF3是在实验室合成的。实验采用稀土氧化物，称取适量的Er2O3，Yb2O3放在烧杯1和烧杯2中，滴加稍微过量的硝酸（浓度约为8mol/L），置于恒温加热磁力搅拌器上搅拌，直至烧杯1中出现粉红色溶液、烧杯2中出现无色溶液停止。其化学反应如下：Er2O3+6HNO3→2Er(NO3)3+3H2OYb2O3+6HNO3→2Yb(NO3)3+3H2O再往烧杯1和烧杯2中分别都加入氢氟酸，烧杯1中生成粉红色ErF3沉淀，烧杯2中生成白色絮状YbF3沉淀，其化学反应如下：Er(NO3)3+3HF→ErF3↓+3HNO3Yb(NO3)3+3HF→YbF3↓+3HNO3生成的ErF3、YbF3沉淀使用循环水式多用真空泵进行分离，并多次使用蒸馏水进行洗涤，将从溶液中分离得到的沉淀倒入烧杯放入电热恒温干燥箱，在100℃条件下保温12小时，得到了实验所需的ErF3、YbF3，装入广口瓶中备用。 实验仪器SH23-2恒温加热磁力搅拌器（上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司）PL 203电子分析天平（梅特勒一托多利仪器上海有限公司）202-0AB型电热恒温干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司）SHB-111型循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司）WGY-10型荧光分光光度计（天津市港东科技发展有限公司）DXJ-2000型晶体分析仪（丹东方圆仪器有限公司）1064nm半导体激光器（长春新产业光电技术有限公司）4-13型箱式电阻炉（沈阳市节能电炉厂） 样品的制备（1）实验方法本实验样品制备方法是：以稀土化合物YbF3、ErF3，基质氟化物为原料，引入适量的助熔剂，采用高温固相法合成红外激光显示材料。高温固相法是将高纯度的发光基质和激活剂、辅助激活剂以及助熔剂一起，经微粉化后机械混合均匀，在较高温下进行固相反应，冷却后粉碎、筛分即得到样品[8]。这种固体原料混合物以固态形式直接参与反应的固相反应法是制备多晶粉末红外激光显示材料最为广泛使用的方法。在室温下固体一般并不相互反应，高温固相反应的过程分为产物成核和生长两部分，晶核的生成一般是比较困难的，因为在成核过程中，原料的晶格结构和原子排列必须作出很大调整，甚至重新排列。显然，这种调整和重排要消耗很多能量。因而，固相反应只能在高温下发生，而且一般情况下反应速度很慢。根据Wagner反应机理可知，影响固体反应速度的三种重要因素有：①反应固体之间的接触面积及其表面积；②产物相的成核速度；③离子通过各物相特别是通过产物相时的扩散速度。而任何固体的表面积均随其颗粒度的减小而急剧增加，因此，在固态反应中，将反应物充分研磨是非常必要的[6]。而同时由于在反应过程中在不同反应物与产物相之间的不同界面处可能形成的物相组成是不同的，因此可能导致产物组成的不均匀，所以固态反应需要进行多次研磨以使产物组成均匀。另外，如果体系存在气相和液相，往往能够帮助物质输运，在固相反应中起到重要作用，因此在固相反应法制备发光材料时往往加入适量助熔剂。在有助熔剂存在的情况下，高温固相反应的传质过程可通过蒸发-凝聚、扩散和粘滞流动等多种机制进行。（2）实验步骤根据配方中各组分的摩尔百分含量（表3-1，表3-2，表3-3中给出了实验所需主要样品的成分与掺杂稀土离子浓度），准确计算各试剂的质量，使用电子天平精确称量后，把原料置于玛瑙研钵中研磨均匀后装入陶瓷坩埚中（粉体敦实后大概占坩埚体积的1/3），再放入电阻炉中保温一段时间。冷却之后即得到了实验所述的红外激光显示材料样品。图2-1为实验流程图：图2-1 实验流程图 红外激光显示材料的表征 XRDX射线衍射分析是当今研究晶体精细结构、物相分析、晶粒集合和取向等问题的最有效的方法之一[10&9]。通常采用粉末状晶体或多晶体为试样的X射线衍射分析被称为粉末法X射线衍射分析。1967年，Hugo 鉴于计算机处理大量数据的能力，在粉末中子衍射结构分析中，提出了全粉末衍射图最小二乘拟合结构修正法。1977年，Malmros等人把这个方法引入X射线粉末衍射分析中，从此Rietveld分析法的研究开始迅速发展起来[16&10]。本实验采用丹东方圆仪器有限公司生产的DXJ-2000型晶体分析仪对粉末样品进行数据采集，主要测试参数为：Cu靶Kα线，管压45kV，管流35Ma，狭缝DSlmm、.、SS1 mm，扫描速度10度/min（普通扫描）、度/min（步进扫描），通过测试明确所制备的材料是否形成特定晶体结构的晶相，也可以简单判断随着掺杂量的增加，是否在基质中有第二相形成或者掺杂的物质同基质一起形成固溶体。
稀土发光材料稀土发光材料：Rare Earth Luminescent Materials 稀土发光是由稀土4f电子在不同能级间跃出而产生的，因激发方式不同，发光可区分为光致发光(photoluminescence)、阴极射线发光(cathodluminescence)、电致发光(electroluminescence)、放射性发光(radiation luminescence)、X射线发光(X-ray luminescence)、摩擦发光(triboluminescence)、化学发光(chemiluminescence)和生物发光(bioluminescence)等。稀土发光具有吸收能力强，转换效率高，可发射从紫外线到红外光的光谱，特别在可见光区有很强的发射能力等优点。稀土发光材料已广泛应用在显示显像、新光源、X射线增光屏等各个方面。 稀土发光材料制造方法：(1)气相法：气体冷凝法；真空蒸发法；溅射法；化学气相沉积法(CVD)；等离子体法；化学气相输运法等。(2)固相法：高温固相合成法；自蔓延燃烧合成法(SHS)；室温和低热固相反应法；低温燃烧合成法；冲击波化学合成法；机械合金化法等。(3)液相法：沉淀法；均相沉淀法；共沉淀法；化合物沉淀法；熔盐法；水热氧化法；水热沉淀法；水热晶化法；水热合成法；水热脱水法；水热阳极氧化法；胶溶法；相转变法；气溶胶法；喷雾热解法；包裹沉淀法；溶胶-凝胶法；微乳液法；微波合成法等。稀土发光材料的主要应用：(1)光源：日光灯 Ca5(PO4)3(Cl,F):[Sb3+,Mn2+]; BaMg2Al16O27:Eu2+; MgAl11O16:[Ce3+, Tb3+]; Y2O3:Eu3+高压汞灯 Y(PV)O4:Eu; YVO4:Eu,Tb黑光灯 YPO4:Ce,Th; MgSrBF3:Eu固体光源 GaP;GaAs;GaN;InGaN;YAG:Ce(2)显示：数字符号显示 发光二极管(LED)平板图像显示 OLED(3)显像：黑白电视 Gd2O2S:Tb彩色电视 Y2O3:Eu; Y2O2S:Eu飞点扫描 Y2SiO5:CeX射线成像 (Zn, Cd)S:Ag; CaWO4; BaFCl:Eu2+; La2O2S:Tb3+; Gd2O2S:Tb3+(4)探测：闪烁晶体 CsI, TlCl(5)激光：固体激光材料 YAG:Nd3+; YAP:Nd3+; YLF:Nd3+玻璃激光材料 掺Nd3+硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐玻璃化学计量激光 PrCl3; NdP5O14; NdLiP4O12; NdKP4O12; NdK3(PO4)2; NdAl3(BO3)4; NdK5(MoO4)4液体激光 Eu3+激活的苯酰丙酮(BA)、二苯酰甲烷(DBM)、三氟乙酰丙酮(TFA)和苯三氟丙酮(BTFA)等气体激光 Sm(I), Eu(I), Eu(II), Tm(I), Yb(I), Yb(II), Yb等金属蒸气稀土发光材料专利技术集 １、一种制取长余辉发光材料的方法 ２、稀土ａｌｏ－ｂｏ绿色发光材料的制备 ３、一种光致长余辉发光材料组合物及其制备方法 ４、农膜稀土荧光粉转换剂的制备 ５、用于测温技术的稀土荧光体 ６、水性蓄能发光涂料 ７、一种红外防伪发光材料的制备方法及其应用 ８、光致发光釉及其制造方法 ９、发光漆及其应用 １０、铝酸盐高亮度长余辉发光材料及其制备方法 １１、一种发光红磷光体 １２、一种艳红色稀土荧光粉及其配制方法 １３、稀土荧光探伤渗透液 １４、碳还原法合成灯用稀士兰．绿两种荧光粉 １５、包裹型稀土激活碱土金属铝酸盐发光材料及其制备工艺 １６、稀土铝酸盐绿色发射荧光体的制备方法 １７、稀土材料发光粉 １８、一类高聚物稀土荧光组合物及其用途 １９、稀土高分子光致发光材料及其合成方法 ２０、自发光颜料的生产方法 ２１、一种在２５４纳米紫外光下发光的复合材料 ２２、陶瓷发光材料及其制造工艺 ２３、一类高效稀土有机配合物电致发光材料及其制备方法 ２４、陶瓷发光材料制造工艺及制品 ２５、稀土石榴石绿色荧光体及制备方法 ２６、新型上转换发光材料及其制备方法 ２７、一种含稀土的氧化物红色发光材料及其制备方法 ２８、稀土发光材料的制备方法 ２９、一种半透明度高的发光材料制造方法 ３０、多色彩稀土荧光粉及其配制方法 ３１、稀土激活铝硅酸盐长余辉发光材料及其制备方法 ３２、长余辉无机发光材料的制备方法 ３３、一种新型的发光材料及其应用 ３４、用紫光二极管转换成发白光的稀土发光材料 ３５、稀土氧化物红色荧光粉及其制备方法 ３６、一种硼铝酸盐荧光粉及其制备方法 ３７、一种合成长余辉发光材料的新方法 ３８、含稀土有机无机纳米杂化发光材料的合成方法 ３９、多离子激活的碱土铝酸盐光致长余辉发光材料及制造方法 ４０、发光材料 ４１、拟薄水铝石晶种化稀土发光材料制备工艺 ４２、高聚物稀土化合物纳米杂化发光材料的合成方法 ４３、夜光材料的合成工艺 ４４、红色荧光粉的制造工艺 ４５、红色荧光粉 ４６、一种紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉及其制备方法 ４７、碱金属锡磷酸盐基发光材料及其制备方法 ４８、一种稀土激活的ｙ２ｓｉｏ５荧光粉及其制备方法和应用 ４９、稀土氧化物基纳米发光粉体的制备方法 ５０、一种稀土掺杂的纳米级氧化钇基发光粉体的制备方法 ５１、稀土红色荧光粉及其制备方法 ５２、稀土掺杂钽酸盐透明发光薄膜及其制备方法 ５３、长余辉高亮度发光材料及其制备方法 ５４、机器可读荧光磷光防伪材料、该材料的制作方法及其应用 ５５、一种制备铕激活的钇钆硼酸盐荧光粉的方法 ５６、稀土绿色长余辉发光材料及其制备方法 ５７、高色纯度稀土钒磷酸钇钆铕红色荧光体及其制造方法 ５８、热固性发光粉末涂料及其制造方法 ５９、一种稀土荧光复合物及其用途 ６０、一种制备铝酸盐长余辉发光粉的方法 ６１、稀土包膜转光材料制备工艺 ６２、新型光存储发光材料及其用途 ６３、一种光固化稀土红色荧光防伪油墨及其制备方法 ６４、一种真空紫外激发的绿色硼酸盐发光材料及其制备方法 ６５、一种红色长余辉发光材料及其合成方法和应用 ６６、包含稀土元素硫化物的场发射白色发光材料及其制造方法 ６７、含联吡啶衍生物的稀土配合物及其作为电致发光材料的应用 ６８、包含稀土元素硫化物的绿色发光材料及其制造方法 ６９、稀土蓝色荧光材料、其制备方法和用途 ７０、一种晶格缺陷可调控型长余辉发光材料 ７１、电致发光材料 ７２、钇取代的硫代铝酸钡发光材料 ７３、一种人工合成的长余辉高亮度发光粉及其制备方法 ７４、用于电致发光荧光体的喷镀沉积方法 ７５、一种红色荧光粉的制备方法 ７６、耐蚀性陶瓷、含耐蚀性陶瓷的发光管及发光管的制造方法 ７７、发红色光余辉性光致发光荧光体和该荧光体的余辉性灯泡 ７８、含有稀土类元素的微粒和使用其的荧光探针 ７９、一种功能性纳米稀土荧光微粒及其制备和应用 ８０、氮化物荧光体，其制造方法及发光装置
铁铝土过去曾称富铝土，是我国热带、亚热带湿润地区具有明显脱硅富铝化特征的土壤系列，由于都分布在我国水热条件最优越的地区，所处地形又以低山、丘陵、台地为主，故其开发利用价值高，是我国极为重要的土壤资源。 砖红壤 赤红壤 红壤 黄壤 [编辑]淋溶土目前的淋溶土纲，主要为湿润森林土壤系列。 黄棕壤 黄褐土 棕壤 暗棕壤 白浆土 灰化土、漂灰土和棕色针叶林土 [编辑]淋溶土目前的淋溶土纲，主要为湿润森林土壤系列。 黄棕壤 黄褐土 棕壤 暗棕壤 白浆土 灰化土、漂灰土和棕色针叶林土 [编辑]淋溶土目前的淋溶土纲，主要为湿润森林土壤系列。 黄棕壤 黄褐土 棕壤 暗棕壤 白浆土 灰化土、漂灰土和棕色针叶林土 [编辑]半淋溶土该土纲是在半湿润至班干旱气候下形成的具有钙积特征或盐基饱和的土壤系列，但因其所处的热量条件各不相同，各自的土壤性质有很大的变化。 燥红土 褐土 灰褐土 黑土 灰色森林土（灰黑土） [编辑]钙层土是我国温带和暖温带半湿润、半干旱至干旱地区的草原土壤系列，主要分布在小兴安岭和长白山以西、长城以北、贺兰山以东的广大地区。 黑钙土 栗钙土 栗褐土 黑垆土 棕钙土 灰钙土 [编辑]漠土又称荒漠土，是漠境地区的地带性土壤。我国漠境地区面积很大，约占全国面积的五分之一。由于气候极端干旱，年降雨量少，漠土的基本特点是：地表多石砾，具有多孔状的漠境结皮；有机质含量低，碳酸钙含量高，而且表聚性强；普遍含有石膏和较多的易溶性盐；存在较明显的残积粘化和铁质化染色的红棕色紧实层，以及土体浅薄等。 灰漠土 灰棕漠土 棕漠土 [编辑]初育土是指发育程度低、层次分化不明显的幼年性土壤，其性状受母质岩性的深刻影响。 紫色土 石灰（岩）土 火山灰土 磷质石灰土 黄绵土和红粘土 风沙土和龟裂土 新积土、粗骨土和石质土 [编辑]半水成土和水成土半水成土：河流一级阶地上，底土产生潴育化，地表长有草甸植形成潮土。 草甸土 潮土 砂礓黑土 灌淤土 黑土 白浆土 水成土：山前交接洼地可、河间洼地、以及地下水露头处。长期或季节性积水，地表生长水生及喜湿植被，形成沼泽土。 [编辑]盐碱土是盐土和碱土的总称。前者含有过多的易溶性盐，后者土壤胶体吸附有显著数量的交换性钠，均能对作物产生危害。 盐土 碱土
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谈净土洁食问题“万物土中生，食以土为本”， 土壤是人类生存的基本资源，是农业发展的重要基础。据统计，2000年世界粮食总产量约为22亿吨，其中我国粮食产量约5亿吨。这些粮食均是在全球17亿公顷（我国占 1．2亿公顷）耕种土壤上生产的。正是因为这些土壤能提供作物生长的养分和水分，也就是具有土壤“肥力”，才能使粮食获得稳定的产量，才能维系人类的生存和繁衍。然而，事物总有两面性，一方面，土壤中如果没有充分的养分和水分，没有“肥力”，就不可能使作物正常生长，更谈不上获得稳定的产量，而另一方面，土壤中的养分元素含量，对作物生长讲，经常是供需不平衡的，必须注意调节，特别是人们有意无意地向土壤中加入了不利于作物生长的各种“有害”元素，使土壤及水体发生污染，就会导致农产品品质恶化，影响人体健康。因此，土壤质量的好坏，直接关系到人类生存质量的好坏。当前我国农产品质量与安全问题，越来越引起社会广泛关注。引发农产品质量不良的因素，包括自然与人为两个方面，其中生态环境，即水、土、气、生等方面的污染，是导致农产品品质不良的重要根源。以往人们关注的是“蓝天、碧水”，认为只要天蓝，水碧，就能保证农业环境及其产品质量安全。岂不知，除了“蓝天、碧水”外，更重要的是保证土壤质量的安全，只有保证了“净土”、才能保证“洁食”，才能保证人类生命的健康与安全，最终才能保障整个社会的稳定与发展。相反，如果没有“净土”，土壤中的有害气体将影响大气，土壤中的有毒物质也会影响到水体，致使天不再蓝，水不再碧，即使天蓝、水碧，也会有毒害物质飘在空中，溶在水中，或进入土中。因此，对农产品质量安全而言，“净土、洁食”比“蓝天、碧水”更加重要，都是同等重要的战略性安全问题。土壤污染是农产品不安全的源头不洁净的土壤是指遭受不良物质污染的土壤。土壤污染包括重金属污染、农药和持久性有机化合物污染、化肥施用污染等多方面。随着人口增加及经济发展，我国面临的土壤环境安全问题越加突出。据统计，我国重金属污染的土壤面积达2000万公顷，占总耕地面积的1／6。因工业“三废”污染的农田近700万公顷，使粮食每年减产100亿公斤。其中，在一些污灌区土壤镉的污染超标面积，近20年来增加了14．6％，在东南地区，汞、砷、铜、锌等元素的超标面积占污染总面积的45．5％。有资料报道，华南地区有的城市有50％的农地遭受镉、砷、汞等有毒重金属和石油类的污染。长江三角洲地区有的城市有万亩连片农田受镉、铅、砷、铜、锌等多种重金属污染，致使10％的土壤基本丧失生产力，也曾发生千亩稻田受铜污染及水稻中毒事件，一些主要蔬菜基地土壤镉污染普遍，其中有的市郊大型设施蔬菜园艺场中，土壤中锌含量高达517毫克／千克，超标5倍之多。其次，我国农药总施用量达131．2万吨（成药），平均每亩施用931．3克，比发达国家高出一倍。特别是随着种植结构的改制，蔬菜和瓜果的播种面积大幅度增长，这些作物的农药用量可超过100公斤／公顷，甚至高达219公斤／公顷，较粮食作物高出1～2倍。农药施用后在土壤中的残留量为50％～60％，已经长期停用的六六六、滴滴涕目前在土壤中的可检出率仍然很高。据调查，一些名特优农副产品中，有机磷检出率100％，六六六检出率95％，超标2．4％。另在全国16个省的检查结果，蔬菜、水果中农药总检出率为20％～60％，总超标率为20％～45％；因蔬菜、水果农药残留引起人畜中毒死亡事件时有发生。据不完全统计，华南地区的中心城市自1997年至2001年共发生因蔬菜农药残留引发的食物中毒事件28起，中毒415人，个别地市高毒、高残留农药每年造成急性中毒5～7宗，受害人数约300人。类似的急性中毒事故在长江三角洲地区也有发生。值得注意的是，近年来沿海大部分地区的大田耕地土壤中持久性毒害物质大量积累，2000年太湖流域农田土壤中，15种多氯联苯同系物检出率为100％，六六六、滴滴涕超标率为28％和24％。令人不安的是，许多低浓度有毒污染物的影响是慢性的和长期的，可能长达数十年乃至数代人。第三，过量施用化肥也会造成土壤污染。90年代，全世界氮肥使用量为8000万吨氮，其中我国用量达1726吨氮，占世界用量的21．6％。我国耕地平均施用化肥氮量为224．8公斤／公顷，其中有17个省的平均施用量超过了国际公认的上限225公斤／公顷，有4个省达到了400公斤／公顷。据31个省、市、自治区的调查，目前在农业结构改制后的蔬菜、瓜果地里，单季作物化肥（折合纯养分）用量通常可达569～2000公斤／公顷以上，如一些蔬果种植大县的化肥平均用量已达1146公斤／公顷；滇池区蔬菜花卉基地，一季作物氮磷肥用量（纯养分）达687公斤／公顷，最高可达3300公斤／公顷；其化肥用量远高于全国平均水平（390公斤／公顷），较之世界用化肥首户的荷兰还高出一倍多；每年农田使用化肥氮进入环境的氮素达1000万吨左右，有些地区饮用水及农产品中，硝态氮和亚硝态氮的含量均明显超标。2000年下半年，华南地区有的城市监测到菜地土壤硝酸盐含量超标率为33．1％；据中国农科院对某地32种主要蔬菜调查，蔬菜硝酸盐含量比80年代初增加了1～4倍，其中有17种蔬菜硝酸盐含量超过欧盟提出的最低量标准；2001年长江三角洲的个别省份农产品出口由于监测不合格而损失数亿美元。综上所述，近年来我国的土壤污染正在向不同尺度的区域性发展，并对各种农产品品质产生严重影响。特别是我国东南沿海经济快速发展地区，土壤及环境污染问题严重。主要表现为：1．持久性微量毒害污染物已成为新的、长期潜在的区域性土、水环境污染问题；2．大气中有害气体细粒子和痕量毒害污染物构成了土壤与大气的复合污染，城市光化学烟雾频繁并加重；3．农田与菜地土壤受农药／重金属等污染突出，硝酸盐积累显著，已严重影响农产品安全质量及其市场竞争力；4．珠江三角洲和太湖流域土壤和沉积物中有机氯农药残留普遍，已发现一些多环芳烃和多氯联苯等有害污染物的潜在高风险区。造成如此严重的污染，除了自然原因外，人为活动是产生土壤与环境污染的主要原因，尤其是近20年来，随着工业化、城市化、农业集约化的快速发展，人们对农业资源高强度的开发利用，使大量未经处理的固体废弃物向农田转移，过量的化肥与农药大量在土壤与水体中残留，造成我国大面积农田土壤环境发生显性或潜性污染，成为影响我国农业与社会经济可持续发展的严重问题。应当指出，由于土壤污染具有隐蔽性，潜伏性和长期性，其严重后果仅能通过食物给动物和人类健康造成危害，因而不易被人们察觉。因此，改善生态环境，保护土壤质量，控制与修复土壤污染，才能实现农业安全，保证人畜健康。值得商榷的几种认识针对当前农产品质量安全问题，社会上有各种提法。如�建立“无公害农业”、“绿色农业”、“有机农业”、“绿色食品”、“生态农业”等。的确，21世纪的农业应该建立以“生态农业”为标志的现代化农业，但生态农业并不等于或不能完全保证农产品是安全的。如果不能从本质上实施生态农业的基本原则，杜绝有害物质的介入，不能通过整个农业生产体系与全程质量控制来保证农产品质量安全，则上述的这些提法均是无济于事的。下面就相关问题进行商榷。1．“有机”不能替代“无机”，有机肥并非是最“洁净”的人们一般认为有机肥培肥土壤是最安全的。这种认识是不全面的。第一，农业增产的实践证明，1公斤化肥，可增产5公斤～10公斤粮食。我国粮食的增产，有30％～35％是靠施用化肥取得的，化肥的贡献不容忽视。正确地说，化肥和有机肥的配合施用才是最有效的增产措施。第二，从对环境的污染看，无论是化肥还是有机肥，只要施用不当，均会出现污染。过量施用化肥是有害的，但有机肥若用量过大，腐熟不全，施用季节不当，也会对水圈、生物圈与大气圈产生污染。特别应注意的是，当前农村中的有机肥有不少是来自含化学激素或重金属等饲料饲养的畜禽排泄物，不少企业制造的商品有机肥的原料也不纯净。因此，有机肥也会变成引发土壤污染的根源。第三，目前社会上提出的“无公害”、“绿色”、“有机食品”以及A级、AA级“绿色食品”等，是以不使用或少用化学合成物质（化肥、农药、食品添加剂等）为主要标准的，其中以有机食品为最高等级。然而，这些标准还有待于国家对土壤与农产品质量标准与监测体系全面建立和完善后才能真正做到。对此，我们必须要有清醒的认识。2． “无土栽培”不能代替“净土”种植随着农业经济的不断发展，各地已广泛建立了农业科技示范园或基地，并以高度集约的方式，进行无土栽培，取得了可喜的成绩，解决了部分城市的蔬菜、瓜果供给，获得了很好的经济、社会效益。但从国家的粮食总体需求来看，至少在近阶段（几十年甚至几个世纪）仍然不能取代广阔的农业耕地。因此，必须在发展无土栽培蔬菜、瓜果的同时，继续强化全国耕地土壤肥力的培育与土壤污染防治，用“净土”生产粮食，造福于人民。3．目前的“生态农业”并非等于安全农业所谓“生态农业”是以生态理论为基础，以现代生态农业技术为手段，以农业可持续发展为核心，通过农业与环境，生态与经济的平衡，达到农业安全与人类健康的最终目标。在建设生态农业过程中，必须注意贯彻生态学原理，做到生态系统的良性循环，保持系统功能的稳定性与持续性；将农业安全与人类健康列为首位，建立多层次的持续高效的农业生态系统，并按区域特点建立生态区域模式。从而使现代生态农业在促进地区与国家经济发展方面起重要推动作用。生态农业是综合复杂的系统工程，需要与国家及地区的农业现代化建设相结合，核心是农业安全与人类健康。其中土壤与环境质量是农业生态工程的重要内容。这是一项需要投入实力，坚持不懈，科学实施的宏大工程。而目前多数地方多只是停留在口号和概念上，尤其不注意农业安全与人类健康。大家应对此有清醒认识。4．“净土”不等于“洁食”的确，洁净的土壤只是生产质量安全农产品的基本保证。事实上，洁净基地生产出的清洁农产品，还需经过储存、运输、深加工、市场流通直至餐桌等诸多过程。只有经过了这些全过程质量控制，最后到达餐桌仍是清洁的，才算农产品的真正安全。因此，在农业安全生产中，除了从防治土壤污染这个源头抓起外，还必须注意防治产地环境、生产过程、流通环节中所产生的污染问题，并通过建立与制定国家与地方一系列的农产品规范，完善质量认证、监测、管理、法制等体系建设，严格控制农产品的“全程清洁”生产，才能使农业安全得到可靠保障。保护和治理土壤与环境质量的建议1．开展全国土壤质量本底调查，建立全国土壤质量监测网络，为实现农产品的安全生产提供保障我国土壤资源丰富，土壤类型复杂多样，不同利用方式、不同投入水平、不同管理模式均对土壤质量产生影响。虽然已经进行过两次全国性的土壤普查，但最近的一次已经过去了20多年，当时所获得的有关土壤环境质量的信息甚少，不能满足当今农业生产，特别是农产品质量安全生产的需要。如最近在太湖地区进行的土壤质量调查，其结果表明土壤质量的空间变异很大，环境质量状况令人担忧。如果不全面摸清各地土壤质量本底情况，针对不同质量土壤进行农业清洁生产，就根本不能保障农产品的质量安全。因此，在全国范围内进行土壤质量的本底调查十分紧迫。目前，国家有关部门也正在推动全国性的与土壤质量有关的调查，如国土资源部的农业环境地球化学调查；国家环境保护总局的土壤污染调查；农业部的耕地质量调查与评价以及中国科学院的土壤质量研究等。但从目前的进展来看，各部门的侧重点均有所不同，缺乏必要的统一与整合，造成工作重复和资源浪费。因此，建议国务院组织、协调有关部门，加强资源和技术的整合，逐步、分区、分阶段地开展基于农产品质量安全的全国性耕地土壤环境质量调查与评价工作，并建立长期的动态监测体系。2． 尽快修订土壤环境质量标准，加强土壤有机与激素类污染物质的监测和研究，并尽快与国际接轨目前，就农业生产中污染物而言，FAO（联合国粮农组织）迄今已公布了相关限制标准共2522项，美国则多达4000多项，其它发达国家的控制标准达数百项甚至上千项，而我国农产品质量标准中仅涉及62种化学污染物，所颁布的无公害农产品标准中，也仅规定了农药残留、重金属和硝酸盐含量控制标准，这与发达国家的限制标准不相适应。此外，美国、德国、英国、荷兰等西方国家对PCBs（多氯联苯）、PAHs（多环芳烃）、PCDD／PCDFs（二恶英类）等与人体健康威胁最大的有机污染物（环境激素）也制订了有关的质量控制标准。而我国新近颁布的无公害农产品产地土壤环境质量标准仍是引用现行土壤环境质量标准，且重金属仅限5种，农药仅限六六六和滴滴涕，其它有机污染物未涉及。因此，建议加强土壤中环境激素类物质的监测和研究，尽快修订有关土壤环境质量标准和农产品质量标准，尽快与国际接轨。3．大力开展农业清洁生产，加强土地质量保护和修复的研究开展农业清洁生产是解决农产品品质的根本措施。据江苏的经验，必须在摸清土壤与环境质量本底，抓好“净土”这个源头的基础上，选好主要农产品，明确技术规程，通过试验示范抓好并建立五大体系，即农产品质量安全生产技术规范体系；农产品质量安全标准体系；农产品质量安全监管监测与认证体系；质量安全农产品管理与市场信息体系；农产品质量安全法规与执法体系。对大面积遭受污染的土壤，必须开发行之有效的污染土壤修复技术，并对有关环境技术基础与原理，如土壤污染形成机制与农产品质量安全措施；持久性微量毒害物的环境行为、生态毒理及人体健康危害；污染土壤、地表水和地下水的环境生物修复；农业面源污染及水体富营养化的修复过程与机理；痕量气体污染、细粒子污染及酸雨的形成、危害机制与防治等进行深入研究，以恢复和提高其土壤与环境质量水平。与此同时，应发展具有我国自主知识产权的环保技术与产业。此外，应将生态环境资产损失计入生产成本，以绿色GDP指标来衡量和考核地区经济发展成就。4．制订土地质量修复和保护规划，加强规模化和标准化农产品生产示范基地的建设应利用土壤环境质量调查与评价的结果，制订土地质量修复和保护规划，包括质量安全农产品发展的生产基地布局、结构调整、污染防治、污染土壤修复、农业清洁生产规划等，加强污染土地整治与修复的资金投入。同时在长江三角洲、珠江三角洲、胶东半岛、京津塘和东北等地区进行规模化和标准化农产品生产示范基地建设，逐步在全国建成一批安全、优质（营养、保健）、特色农产品生产基地，不断提升市场竞争力和出口创汇能力。此外，应加强环保法规建设，健全管理体制和机制，制定更严格的环境标准。在保证国家现行环境法规的基础上，制定区域性新法规。在控制农业和农村面源污染的工作中，重点应该包括制定合理的土壤质量保护条例、湖泊和近海养殖规划，实施规模化畜禽养殖和生态养殖，建设农村集中居住社区和污水废物集中处理，合理使用有机肥，推广使用绿色农药，推广精准施肥技术，严禁使用高毒、高残留农药等。重视土壤、水体和大气持久性有毒物质及其长期危害效应的监测。5．加强土壤与环境质量的宣传与科普工作，进一步提高全民生态环保意识农田土壤环境质量的不断恶化，必将严重影响到我国农田生态系统的生物多样性、食物链安全、人体健康和经济、社会的可持续发展，也必将影响到我国农业在世界上的地位和命运。因此，土壤环境质量的健康和安全是我国农产品质量安全及人民健康安全的重要基础，也是我国人口－资源－环境－经济－社会协调、可持续发展的根本保证。要大力开展土壤与环境质量的宣传与科普工作，让全社会都知道只有“净土”才有“洁食”，只有“洁食”才能“健康”，只有“健康”才能“稳定”，只有“稳定”才能保证全社会的“可持续发展”。可见，“净土、洁食”与“蓝天、碧水”是同等重要的国家生态与环境安全发展的长远战略。因此，我们建议国家要像治理沙尘暴，治理长江、黄河与水土保持一样，刻不容缓地对待和解决我国当前面临的土壤与环境污染问题。希望全社会共同努力，使我们的天空更蓝，水更清，土壤更洁净，食物更安全。