对季节性冻土的认识
季节性冻土对工程的影响及防范措施
摘要
季节性冻土【seasonal frozen soil】指的是冬季冻结春季融化的土层。自地表面至冻结层底面的厚度称冻结深度。季节性冻土是受季节性的影响，冬季冻结、夏季全部融化。我国季节性冻土区面积大约513.7万平方千米，占国土面积的53.5%,其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，到长沙、安庆、杭州一带。季节冻结深度在黑龙江省南部、内蒙古东北部、吉林省西北部可超过3米，往南随纬度降低而减少。季节性冻土的冻胀性、融沉性等特性对工程影响重大。所以在季节性冻土地区的工程建筑或项目应特别注意考虑季节性冻土对工程的影响及防范措施。本文对季节性冻土的影响因素、分类、各种工程的影响及防范措施作了简要概述。
关键字：季节性冻土冻胀因素冻胀危害融沉防治
影响土的冻胀性因素
影响土的冻胀性因素很多,如土的颗粒组成、土的矿物成分、含水量、土体密度、土中温度及梯度等,但归纳起来主要有三个方面,即通常所说的土、水、温三大要素
1土中含水量对冻胀的影响
国内很多资料表明,土中冻前含水量对冻胀有一定影响,但不是全部水分,而是超出起始冻胀含水量的水分,其关系式用下式表达:
η=α(W - W p )
式中:η—冻胀率( %)
W —冻土层内冻前平均含水量( %)
W p—起始冻胀(相当塑限)含水量(%)
α—系数。
关于系数α,目前各家取值不一。如中国科学院兰州冰川冻土研究所、哈尔滨建筑
工程学院和黑龙江省寒地建筑科学研究院等是根据理论计算给值,即考虑粘土在封闭系统情况下最大可能产生的平均冻胀率η:
η=1.09γd(W- W p)/2γW≈0.8(W-W p)
式中:γd—土的干容重(1500kg/m3)
γW—水容重
另一些单位和学者则根据室内实验提出α值，如大庆油田设计院取α为0.67，建工部建筑研究院则取α为0.3
2地下水对冻胀的影响
地下水作用于冻胀的机理,归根结底就是冻土中水分迁移的问题。地下水位的高低对冻胀影响可定性描述为：地下水位越浅,土的冻胀量也越大。土质条件相同时,地下水埋藏深度与土体冻胀性近于反比关系。如果地下水位在临界深度以内且其他条件保持不变,在冻结过程中,冻胀量逐渐增大,地下水位呈下降趋势。
季节性冻土对砖木结构起脊房屋的危害分析
寒冷及严寒地区,季节性冻土冻结时膨胀强度高(或承载力大),解冻时融陷强度低(或承载力小),对冬期和春融期施工增添了一定的难度和复杂性。如考虑不周或不加重视,就可能会导致不同程度的工程质量事故的发生，如建筑物墙体开裂。
为了避免这类事故的发生,在冬期进行地基基础施工时,除了在砌筑砂浆或混凝土中掺防冻剂外,还应做到随挖基槽,随砌筑基础,随回填土方。按采暖设计的房屋基础顶面和两侧做好覆盖保温工作。
季节性冻土地区铁路路基冻害及其防治措施
路基冻害的分类
根据铁路沿线季节性冻土地区所出现的铁路路基冻害现象，进行归类总结，主要形成了冻胀、融沉、翻浆冒泥等三种路基病害。
1冻胀
冻胀是指由于土的冻结作用而造成的体积膨胀现象，这是季节性冻土区常常遇见的铁路病害。冻胀可分为原位冻胀和分凝冻胀两类，原位冻胀是指冻结锋面前进过程和已冻土继续降温过程中，正冻土中的孔隙水或已冻土中的未冻水原位冻结，造成体积增9％；而当土体冻结以后，由于土颗粒表面能的作用，土中始终存在未冻结的薄膜水。在温度梯度的诱导下，薄膜水会从温度高处向温度低处迁移，正是由于水的抽吸作用使水分集聚在前进的冻结锋面
后方并冻结，分凝成冰透镜体，这一过程称为分凝冻胀，分凝冻胀过程造成体积增大1．09倍。通过对发生病害处路肩挖探、铲探及钎探，发生冻害处的铁路路基土质以粉土为主，局部为粉质黏土、黏土。天然含水量为12．5％一33．5％，土层冻胀等级及类别为Ⅱ～V级强冻胀。铁路局管内发生的大部分铁路路基冻害是该类型冻胀，京包线K614+010～K781+670间尤为突出，出现不均匀胀高，每年冬季冻起高度达40mm，轨道道钉和扣件难以保持轨距，严重影响行车安全。冻胀本身不仅引起基床破坏，还可引起桥梁、涵洞基础的冻害。
2 融沉
季节性冻土融化时，冰晶和冰膜融化成水，土层在重力和上覆荷载的作用下，路基及基床会产生不同程度的沉降，即融沉。融沉一般有两个特性_2j：其一，由于自然营力和人为因素及土体各方面的差异，融沉在空间上具有不连续性，厚度上具有不均匀性。有的路段在以较慢的速度连续下沉一段时间，有的路段突发大量地沉陷，并使周围部分土体隆起。这是因为冻路基土融化后处于饱和状态，其承载力几乎为零，在外部荷载作用下，基床瞬间产生大幅度沉陷并有大量积水冒出。其二，融沉多发生在低路堤地段。由于路堤高度、坡向、填料类别、保温设施，以及施工季节和施工后形成的地表特征、水文特征及冻土介质特征等因素的综合影响，土体中各土层的散热和吸热有极大差异。当基底土层的散热超过吸热时，地温上升，冻土融化，人为上限下降，路堤就会产生融沉病害。路堤越低，意味着在从上界流向地中的传热过程中，热阻减小。路堤自身的储热能力变小，不利于热稳定，从而易导致路基发生融沉。
3翻浆冒泥
由于铁路局管内独特的地质、地理环境，导致在某些路段冻结时间长，解冻缓慢，加之大量的积雪融化后雪水下渗，这样就在解冻层和未解冻层之间形成自由水。这部分自由水不能及时排出，造成土基软弱，强度急剧降低，在列车荷载作用下，路基面发生鼓包、唧泥现象，即为翻浆。这种冻害主要发生在河漫滩地貌单元、山前冲洪积平原、坡地的下坡部位、冬前路沟积满水的地段。翻浆冒泥导致道床下沉，轨道状态不良，几何尺寸变化频繁，需要不断进行紧急整修。翻浆冒泥引起钢轨水平差较大，导致钢筋混凝土轨枕产生纵横裂纹。无论冬季的线路冻害或是春融期的翻浆冒泥的威胁，致使每年列车通过减速，甚至不得不封锁线路处理。例如，京包线K681+400处翻浆冒泥比较严重，但是路局内路基冻害中翻浆冒泥现象较少见。
冻胀病害的整治措施及其原理
1换填基床土
国内外的工程实践表明，用较纯净的砂砾或中、粗砂换填季节性冻土，是削减地基土冻害的理想方法之一。在平面和纵断面受到限制的情况下，如岔区路基冻害及特大桥、大桥两端的路基冻害主要采用换填整治的方法。换土深度应至冻结深度之下，换土宽度应包括路肩在内的整断面。
2修建减少路基基床含水量的排水设施
修建减少路基基床含水量的排水设施。如修建具有抗冻防渗能力的地表排水设施，以防治因地表水节而引起的冻胀；修建渗沟、暗沟、截水沟等，截断、疏导地下水或降低地下水位，以防治因地下水补给而引起冻胀。
3无机结合料稳定土保温法
在基床表层铺设保温层，改善基床温度环境，使表层下的基床土不冻结或减小冻结深度。保温材料一般用炉渣，其导热系数小、，成本低廉，也可用石棉、泡沫聚苯乙烯板等保温材料。国外经验表明，用泥炭或冷压泥炭砖作保温材料，效果良好，使用时间长。湿度大的泥炭在水分冻结时，会释放大量潜热，能防止泥炭进一步冻结。
4人工盐化路基土
溶于水中的盐类能使水溶液的冰点低于淡水，而且浓度越大，冰点越低。主要有挖轨枕槽铺盐，打孔注盐，稀释注人和土盐拌和等几种施工方法。打孔注盐的深度至冻结深度的80％，盐化处理后的土应夯实，减少盐的流失。盐化处理易于施工，成本较低，但只能减小冻胀，不能根除冻害，应与其他办法结合使用，或在低温极值较高的病害轻微段使用，并要根据线路的具体地质条件综合考虑，以防出现新的路基盐渍化病害。
季节性冻土区和多年冻土区桥梁结构地震反应分析
冻土层对桥墩地震反应的影响
(1)关于冻土层对桥墩地震反应(墩底应力)的影响问题:①在I类场地上,无论是季节性冻土还是多年冻土层,对桥墩地震反应的影响不大。②在II类场地上,冻土层对桥墩地震反应的影响十分显著,不同类型冻土场地上桥墩的最大反应差值可达1倍以上。③在I、II 类场地上,墩高在10-22m时,冻土层对桥墩地震反应的影响最为显著。④在一般情况下,桥墩的地震反应与冻土性质、桥墩的动力特性以及地震波的性质均密切相关。按融土状态进行设计往往是不安全的,需要考虑桥墩与冻土层相互作用的影响。
(2)关于冬夏季桥墩地震反应(墩底应力)的差异问题:①对浅基础,在I、II类场地上,
墩高在4-10m的矮墩,冬季(冻土)时的反应普遍要小于夏季(融土)时的反应。因此,对于矮墩按夏季(融土状态)进行设计是偏于安全的。②在II类场地上,对浅基础,墩高在10m以上的桥墩以及修建在挖孔灌注桩基础和桩基础上的桥墩,其地震反应到底是夏季大还是冬季大没有一致的规律性,但在冬夏两季的桥墩地震反应的最大差值仅为6%-11%,故在抗震设计中可不予考虑。
(3)不同类型基础的影响比较。一般情况下,浅基础比深基础(挖孔灌注桩基础、桩基础)桥墩的地震反应要小,但也有少数例外的情况。挖孔灌注桩基础与桩基础桥墩相比,其地震反应的大小无明显规律性,但从统计结果看,挖孔灌注桩基础桥墩的地震反应要略大于桩基础。但这并不表示浅基础桥墩的抗震性能优于深基础,因为在地震引起地基失效后,浅基础桥墩的震害往往比深基础桥墩要严重得多。因此,采用何种基础类型应根据地基的承载力由静力设计确定。
结束语
中国冻土分布十分广泛,季节性冻土和多年冻土影响的面积约占中国陆地总面积的70%。在我国东部区域,从最北端的大小兴安岭地区到长江流域都有冻土分布,在个别年份冻土的范围扩展到浙江、湖南和福建等省份;在西北地区,青藏高原地区都有广泛的多年冻土和季节性冻土的分布。中国东部地区冻土的分布主要表现为随纬度呈带状分布,而青藏高原冻土分布主要表现为随海拔高度呈垂直地带性分布,西北地区则两者兼而有之。在全球变暖景下,近几十年来,中国地区的冻土总体表现为最大冻土深度减小,冻结时间推迟,融化时间提前,冻结持续日缩短,多年冻土面积萎缩,以及冻土下界上升的总体退化趋势。冻土的主要转型时期发生在20世纪80年代中期。同时,在一些地区的冻土也有不同的变化,例如在东北大兴安岭部分地区、青藏高原的柴达木盆地北部地区、青海东南部部分地区,冻土是总体呈增加的趋势。
季节性冻土的冻胀性、融沉性等特性对工程影响重大。本文对季节性冻土的影响因素、分类、各种工程的影响及防范措施作了简要概述。所以在季节性冻土地区的工程建筑或项目应特别注意考虑季节性冻土对工程的影响及防范措施。随着科学的发展技术的进步，会出台越来越成熟、效果越来越显著、成本越来越低的技术或手段。
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季节性冻土施工方案
1.季节性冻土施工范围 1.1.季节性冻土定义和成因 当温度为0℃或负温，含有冰且土颗粒呈胶结状态的土称为冻土。土层冬季冻结，夏季全部融化，冻结延续时间一般不超过一个季节，称为季节性冻土层，其下边界线称为冻深线或冻结线。 路基土质、水分及冻结条件的不均一性，会产生不均匀冻胀，冻胀造成地面开裂；春季融化时，土体处于饱和状态，土颗粒间摩擦力降低至消失，在荷载作用下则千出现下沉、翻浆冒泥等病害。 1.2.季节性冻土范围 目前我国东北地区既有铁路冻害比较普遍、严重，路基冻胀和融沉使路基产生不均匀变形，破坏轨道的平顺性，成为影响铁路运行速度和安全的重大隐患之一，也给铁路养护维修千万很大的困难。 2.季节性冻土路基工程施工对策 2.1.季节性冻土路基防冻胀措施 为防止路基结构冻胀变形，主要是改善路基结构和填料及周围水分疏导，从形成起因减少冻胀力和冻胀性来防治冻胀，主要采取如下措施： 2.1.1.填筑非冻胀填料设隔防渗层 路基面以下冻结深度范围内填筑非冻胀性填料(非冻胀填料为细颗粒含量小于15%的A、B组碎石类土，基床表层70cm填级配碎石)，于基床表层下部铺设两布一膜不透水工布，土工布上下各设置0.1m中粗砂垫层。基床底层采用A、B组填料和C组块石、砾石类填料，有效的阻隔地表水渗入基床底层。
2.1.2.排水设施降、排水 在地下水埋深较浅段且路基高度小于季节性冻胀地段，考虑毛细水强烈上升高度，路基两侧设置降排水盲沟设施，使地下水降至季节冻深以下。对边沟积水的路段，尤其是低填方段设置集水坑将积水排除，挖方地段路基，加大边沟坡纵向排水坡度，将积水引导排到路基以外。 2.1. 3.防冻胀护道 为防止冻胀破坏路堤边坡，对地下水位较高地段，路堤坡脚两侧设置防冻胀护道，按设设计尺寸(高、宽均为2m),大于最大冻结深度。 2.2.季节性冻土路基施工工艺流程及要点 季节性冻土施工工艺流程如下图。
各地冻土深度参考
各地冻土xx 【冻土带范围】： 我国冻土带主要分布在北纬30度以北的广大地区，此线以南几乎不见冻土。西部川陕地区由于山脉地形屏障，北纬33度以南未出现过冻土现象。 【主要测站最大冻土xx】 杭州5厘米；上海至武汉一线8-10厘米；合肥11厘米；济南—西安45厘米；北京85厘米；兰州—银川103厘米；呼和浩特、沈阳120厘米以上；哈尔滨200厘米；长春150厘米；丹东、大连90厘米。 【冻土xx的影响】 冻土气象观测资料对建筑、工程施工、交通运输和农田水利建设都具有重要意义。在季节性冻土地区埋设输油管道和自来水管等地下管道时，需在冬季采取加热或绝热措施，或者深埋至最大冻土层以下，以免有冻裂的危险，但过深则会造成人力、物力的浪费；房屋地基也要在最大冻土深度以下，以保证坚固安全；春季冻土融化使道路返浆，不便行走和运输、并对农业生产和人民生活造成重大影响。 冻土最深的地方是在大兴安岭北部、新疆和青藏高原，例如，内蒙古的二连浩特和新疆的乌恰都在300厘米以上，位于新疆天山腹地的和静县巴音布鲁克气象站，曾记录到439厘米的深度，是我国冻土记录中的冠军。 在高山或高原上的冻土，有些年份常延至盛夏才能融化，还有至9月份未化完的，新的一年的冻土过程又开始了，实际上这些地区已逐渐向永久冻土层过渡。大约在年平均气温低于—5度，便会有永冻土存在，青藏公路昆仑山北坡、西藏北部安多地区永久冻土层厚达80—100米； 山西省海拔2896米的五台山气象站1976年修建上山公路，在顶段一米深也有经夏不化的永冻土存在。 我国xx面积约有
214.8万平方公里，主要集中在青藏高原和大小兴安岭地区。
季节性冻土地基处理方案及实例
季节性冻土地基处理方案及实例 摘要：季节性冻土具有冬季冻结和夏季融化的特性，其工程特性表现为冻胀及 融陷，对建筑物地基影响较大，本文结合工程实例，探讨了季节性冻土的地基处 理方案。 关键词：季节性冻土；地基处理；工程实例 季节性冻土是指按冻结状态持续时间，地壳表层冬季冻结而在夏季又全部融 化的土。依据土的类别、冻前天然含水率、冻结期间地下水位距冻结面的最小距离、平均冻胀率划分为不冻胀、弱胀冻、胀冻、强胀冻、特强胀冻五级。 季节性冻土作为建筑物地基，在冻结状态下，具有较高的强度和较低的压缩 性或不具压缩性。但融化后地基承载力大为降低，压缩性急剧增高，使地基产生 融沉；相反，在冻结过程中又产生冻胀，对地基不利。冻土的冻胀和融沉与土的 颗粒大小及含水量有关，一般土颗粒愈粗，含水量愈小，土的冻胀和融沉性愈小，反之则愈大。季节性冻土具有周期性融化、冻结现象，对地基的稳定性影响较大。 某易地扶贫搬迁项目按照规划及设计要求共建住宅 41 户，均为一层砖混结构，每户住宅由房屋、围墙及大门组成。该项目已交工两年有余，住户均已入住。但 大门在冬季由于地面隆起导致大门不能顺利开启，进入春季地面下降，大门可正 常使用，但大门和围墙连接处及大门门洞已出现裂缝及破损现象。分析原因，该 现象为地基土冻胀引起。 一、场地地层概况 根据野外钻孔编录，结合室内土工试验分析，场地地基土由耕土层①、粉 质粘土层②组成，各层土特征描述如下： 耕土层①（Q4ml）：黑褐色，不均匀，稍密，稍湿，结构疏松，富含有机质及植物根系，密实程度较差。层厚 0.50-1.00m。 粉质粘土层②（Q42al）：灰褐色，均匀，湿，呈可塑状态，局部可见砂砾 石颗粒和生物碎屑，含植物根系，水平层理，无摇振反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。最大揭露厚度 9.50m，最大揭露深度 10.00m。 二、水文地质条件 场地最大揭露深度为 10.00 米，未发现地下水。 三、原因分析 1、地基土内水份在冬季由于温度降低结冰导致体积增大，引起地面膨胀，进入春季由于温度升高，地基土内冰体消融导致体积变小，引起地面缩减。本场地 情况符合地基土冻胀概念。 2、场地内粉质粘土层②含水量大，其含水量ω（%）介于21.9%-24.6%，平 均值为 23.1%，塑限含水量ωp（%）介于 16.9%-181%，平均值为 17.5%，依据 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-211)的有关规定，该地基土为冻胀等级为 Ⅲ级，冻胀类别为胀冻，易引起地基土冻胀。 3、场地海拔高度较高，介于 2070-2080m，冬季天气较冷，平均气温低于-10℃，是地基土冻胀的外部原因。 四、地基处理深度确定 由于拟建场地位置较为偏僻，没有当地气象资料参考，依据拟建场地海拨高 度较城区（标准冻结深度 1.00 米）高 350 米左右推断，当地标准冻结深度为 1.20 米，因此地基处理深度按照 1.20 米计算。 五、地基处理的几种措施
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北方寒区季节性冻土对隧道工程的影响 发表时间：2018-09-18T16:19:37.420Z 来源：《基层建设》2018年第26期作者：方贞 [导读] 摘要：季节性是影响施工安全、进度和质量的主要因素之一，因此在施工过程中应采取一系列的技术措施和管理措施来降低其影响。 中建二局第三建筑工程有限公司湖北省武汉市 430000 摘要：季节性是影响施工安全、进度和质量的主要因素之一，因此在施工过程中应采取一系列的技术措施和管理措施来降低其影响。冬季施工是保证工期的必要选择，我国北方寒区冬季施工亦在逐渐增多，所以探讨北方寒区冬季施工的特点、安全处理措施是很有必要的。 关键词：北方寒区；冬季施工；隧道；安全措施 一、寒区冬季施工特点及主要问题 寒区冬季施工特点：（1）冬季施工受施工条件和环境的不利影响，是各种安全事故的多发期。（2）隐蔽性、滞后性。冬季发生质量事故往往不易察觉，到春天解冻时，一系列质量问题才暴漏出来，因而会对质量事故的处理带来很大的难度，同时也会埋下安全隐患。（3）冬季施工的计划和准备时工作时间必须充分。如果准备时间不足，仓促施工，技术要求复杂，往往会诱发工程安全事故的发生。 寒区冬季施工主要问题：（1）季节性冻土影响边坡稳定。（2）季节性冻土影响隧道围岩稳定。 二.季节性冻土对边坡稳定的影响 2.1水分迁移对边坡稳定性的影响 对于土质边坡，冻结土表面随着温度升高逐渐融化，使土体含水量升高，抗剪强度降低，下层土体为一个近似不透水的冻结层，因此上层融化的水不能流入下层土体，只能沿交界面运动，形成流体状态的土，严重时会造成融冻泥石流和热融塌方等地质灾害。季节性冻土区土坡由于土的蠕变特性，安全度随时间降低，同时边坡安全系数随边坡土体的温度升高也不断降低，土体的流变性随含水量的增加而增加。 2.2冻融循环对边坡的影响 （1）冻融循环对岩质边坡的影响 在冻融交替作用下，季节性冻土区边坡稳定性将会受到影响。岩石边坡长时间冻融作用下主要表现为表层崩塌的破坏模式。岩石边坡发生破坏主要是由于内在因素和外在因素互相影响的结果，前者表现为地形地貌、工程地质等，后者表现为降水、热融变形以及冻融影响等。根据岩石冻融破坏原理，研究表明片落模式和裂纹模式是岩石发生冻融破坏的基本模式。另外，含水率的大小对岩石冻融损伤有重要影响，水分迁移引起的冰分凝增加对岩石冷生风化有很大程度作用。大量研究试验结果证明，岩石经过反复冻融后其抗压强度和弹性模量存在一定程度的降低，试样中旧有的裂隙明显加宽并诱生新的裂隙。 严寒的冬季常很少发生岩石崩塌现象，主要是因为低温条件下岩石强度和常温状态下相比要强，而且地下水和地表积水的渗流活动在低温情况下都受到约束。进入融化期间，岩石崩塌由于积雪及冻结岩石的融化常易发生。该阶段岩石边坡主要是表层发生破坏。这种作用在含水率高、存在大量软弱结构面的岩体中表现尤为显著。当岩石边坡表层发生冻结使地下水位上升时，裂隙表面水压力作用增强，从而引发边坡滑坡易造成较大规模的破坏。与空气接触的岩石边坡，当边坡表层在气温降到零度以下时变成冻结面。随着温度持续降低及作用时间延长，冻结面具有向内部延伸的趋势，由于水分的聚流作用向冻结面发生移动，边坡内部水分在裂隙面或空隙间向冻结面发生移动，使冻结面含水饱和度大大增加。当饱和度达到一定范围时，液固变换的膨胀力大于岩石抗拉强度，产生的岩石裂缝使岩石承载强度下降。综上所述，边坡的稳定性在冻融循环长时间作用下将引起滑塌，同时由于地质和地下水等的相互影响将引发更大范围的边坡破坏。 （2）冻融循环对土质边坡的影响 在冻融循环作用下，土体的物理和力学性质将发生四个方面的以下变化： ①渗透性，在岩土工程、土壤学和水力学等学科领域关于冻融对岩土渗透性作用的研究很多。此外冻融使土的结构性发生改变，从而使其在垂直方向渗透能力变大。②密实度，冻融会增大其孔隙比而使其密实度降低。③含水率，在冻融期间水分向相变交界面周围移动，冻结土在夏季的融化与多年冻土上限周围地下冰的生成密切相关。④力学性质，在较少冻融循环下，其变形模量会有大范围的减小，伴随细粒增多减少程度越大。因此，冻融循环造成变形模量降低。常认为冻结发生过程中土体密度以及土体结构性的变化造成土体强度的增大降小。冻融过程中含水量与强度呈负相关。在夏季，集中降水坡体含水量增大；常年冻融循环作用下，水分迁移使边坡上层土体含水量增多。而土体的渗透性在冻融发生过程中变大，使得大量水分迁移到边坡，上层土体处于饱或过饱和状态，尤其新幵挖的人工边坡表现明显。在各种因素综合作用下，多年冻土土质边坡稳定性降低。 2.3季节性冻土地区边坡失稳的类型 边坡失稳按照其成因可以归纳为以下四种类型： （1）蠕变型滑坡 冻土区的特殊性是冰以及冰一土胶结结构形成了冻土蠕变变形的特征。在低应力情况下，边坡岩土体即具有蠕变行为，不论边坡的陡缓均可能具有蠕变变形。高富冰区的冻土是非衰减蠕变，周期性蠕变作用导致边坡失稳。另外，由于孔隙间水气冻化凝结形成的粒状冰，融解水渗流过程中结冻成冰透镜体，因此在多年冻土区边坡工程中，含有较为发育的土夹冰层、饱和冰和富冰冻土层，甚至部分地区在粗碎岩体积聚内部填充有地下冰。含冰量越多，边坡就具有较强蠕变性。边坡产生变形主要包含两阶段。第一阶段是冻结时边坡土体沿坡面垂直方向隆起，融沉时沿法线方向降落而顺下坡发生移动；第二阶段是处于融化期的季节融化层在自重影响下沿顺坡方向的流变以及蠕变发育过程。 （2）冻结滞水型滑坡 在适合环境下，边坡表层土体发生冻结时，促使边坡内部地下水不断富集和伸展，边坡的冻结滞水效应使岩体抵抗强度减小、静水压力及动水压力升高等，边坡的整体稳定性降低，变形破坏的加速促发滑坡产生。冻结作用作为外动力因素加速冻区边坡整体变形并引发滑坡发生。其作用特殊性主要是坡体冻结使地下水的渗流状况改变，坡体地下水逐步富积，坡体含水量增大、软化区域扩展、减小强度以及动静水压力增大，使边坡整体稳定性减小。“季节性冻结滞水促滑效应”产生的必备因素就是地下水脉状分布状态和泉眼的排泄方式。季节
季节性冻土对工程的影响及防范措施资料讲解
季节性冻土对工程的影响及防范措施 冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土（数小时/数日以至半月），季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（数年至数万年以上）。地球上多年冻土，季节冻土和短时冻土区的面积约占陆地面积的50%，其中，多年冻土面积占陆地面积的25%。冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。因此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。中国冻土可分为季节冻土和多年冻土。季节冻土占中国领土面积一半以上，其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，到长沙、安庆、杭州一带。季节冻结深度在黑龙江省南部、内蒙古东北部、吉林省西北部可超过3 米，往南随纬度降低而减少。多年冻土分布在东北大、小兴安岭，西部阿尔泰山、天山、祁连山及青藏高原等地，总面积为全国领土面积的1/5 强。冻土地区气温低，土层冻结，降水少，流水、风力和溶蚀等外力作用都不显著，冻融作用则成为冻土地貌发育的最活跃因素。随着冻土区温度周期性地发生正负变化，冻土层中水分相应地出现相变与迁移，导致岩石的破坏，沉积物受到分选和干扰，冻土层发生变形，产生冻胀、融陷和流变等一系列复杂过程，称为冻融作用。它包括融冻风化、融冻扰动和融冻泥流作用。融冻泥流是冻土地区最重要的物质运移和地貌作用过程之一。一般发生在数度至十余度的斜坡上。当冻土层上部解冻时，融水使主要由细粒土组成的表层物质，达到饱和或过饱和状态，从而使上层土层具有一定的可塑性，在重力的作用下，沿着融冻界面向下缓慢移动，形成融冻泥流，年平均流速一般不足1米。由于泥流顺坡蠕动时，各层流速不一，表层流速大于下层，所以有时可把泥炭、草皮等卷进活动层剖面中，产生褶皱和圆柱体等构造形态。 季节性冻土指的是冬季冻结春季融化的土层。自地表面至冻结层底面的厚度称冻结深度。季节性冻土是受季节性的影响，冬季冻结、夏季全部融化。我国季节性冻土区面积大约513.7万平方千米，占国土面积的53.5%,其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，到长沙、安庆、杭州一带。季节冻结深度在黑龙江省南部、内蒙古东北部、吉林省西北部可超过3米，往南随纬度降低而减少。季节性冻土的冻胀性、融沉性等特性对工程影响重大。所以在季节性冻土地区的工程建筑或项目应特别注意考虑季节性冻土对工程的影响及防范措施。
冻土处理
国道318线公路改建季节性冻土路基的施工技术 国道318线公路改建季节性冻土路基的施工技术 关键词：公路工程;软土路基;施工技术 【摘要】国道318线是四川通往西藏的主要通道，在西部大开发战略中具有重要地位。本路段处于高海拔地区，由于季节性冻土的原因使得公路改建较为困难，本文就国道318线公路改建季节性冻土路基的施工进行了简要论述。 【关键词】高海拔地区；季节性冻土；路基施工 一、工程概况 国道318线是四川和西藏间的省际干线公路，是国家实施西部大开发战略8条干线公路之一，四川东俄洛至海子山段公路是西部大开发省际公路通道成都至樟木口岸的重要组成部分，是四川通往西藏的主要通道。本路段处于高海拨地区地形地质复杂，公路病害多，整体路况差，通行能力弱。加快实施改建，在政治、经济、军事等方面均具有十分重要的意义。D10合同段位于四川省甘孜州雅江县境内，处于海拔4200～4600m高程，受气候影响较大，年、日温差大，无霜期短，虽总体降水量小，但降雨集中。冬季冰雪覆盖无法施工，有效施工期短。有季节性冻土路基183段，处治长度24000m。其路基施工有两个重点：一是要保证通风路堤填筑密实有效，高边坡路堑开挖、换填处理良好；二是要尽量控制季节性冻土路基施工质量，防止引起冻胀、融陷、滑坍等病害[1]。 二、季节性冻土及成土条件 季节性冻土指的是冬季冻结春季融化的土层。自地表面至冻结层底面的厚度称冻结深度。 形成的主要条件是气候，最显而易见的是气温。此外，维度、地形地貌（即海拔高度）、土壤湿度、地层岩性、地表覆盖条件等对季节性冻土的形成均产生影响[2]。 三、季节性冻土对路基的危害 冻土的危害主要分为冻胀和融陷两种，冻土是指土冻结时由于所
公路季节性冻土路基施工工艺及方法
公路季节性冻土路基施工工艺及方法 一、编制依据 《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006） 《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80-2004） 《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）释义手册 二、适用范围 适用于冻土地区公路路基工程。 三、交底内容 1、施工准备 1)审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。 2)利用已批复的水准点、导线点定出路线边线、中线及标高控制点。 3)会同设计单位现场交接标桩及施工复测，贯通线路中线及水平，对中线控制桩要测设护桩并作记录。边桩根据贯通后的中线水平测设。在地形、冻土地质条件变化处加测施工断面。施工便道贯通，平整场地。 4)根据实际编制实施性施工组织设计，在编制中力求考虑周到，措施得力，便于操作。并上报监理工程师批复。在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，详细核对设计文件，搜集施工地段的多年冻土工程地质、水文地质资料，了解多年冻土层的岩性成份、工程类别、季节融化层以及地表植被覆盖情况等。对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。 5)施工便道贯通，平整场地，根据设计文件要求，进行测量放样，进行相关物资准备，检修施工机械等。 6)施工相关材料应符合质量要求，并已进场，有相应土源。 2、材质要求 1)路床填料宜优先选择矿渣、炉渣、粉煤灰、砂、砂砾石及碎石等抗冻稳定性较好的材料。 2)路床或上路堤采用粉土、粘土填筑时，可按设计要求使用石灰、水泥、土壤固化剂等单独或混合进行稳定处理，填料的改善或处理应根据路基抗冻胀性能要求，结合填料性质经试验确定。 3)冻土、非透水性过湿土不得直接填筑下路堤。 3、季节性冻土地区路基施工工艺流程：
高三地理冻土问题
青藏铁路要穿越“千年冻土”区，必须攻克的难题之一是：只有设法保持该区域的冻土不受夏季高温影响，确保路基坚固、稳定．大家都知道：严寒的冬季，冻土是坚硬的，而外界气温升高时冻土会熔化，使路基硬度减弱，甚至变软，火车的重压会使路基及铁轨严重变形．因此，如何确保冻土的状态在夏季与冬季一样，就成了必须解决的难题．我国科技工作者创造性地解决了这一难题，并且，其中的三个关键措施都只运用了简单的物理知识． 一是“热棒”：被称为不用电的“冰箱”．在冻土区，路基两旁插有一排碗口粗细、看上去像护栏的金属棒，这就是“热棒”．它们的间隔为2m，高出路面2m，插入路基下5m．棒体是封闭中空的，里面灌有液态的氨，外表顶端有散热片．我们知道，酒精比水更容易变成气体，而液态氨变成气体比酒精还要容易．正是液态氨在“热棒”中默默无闻地工作，使它成了在夏季保持路基冻土的“冰箱”． 二是“抛石路基”，被称为天然的“空调”．在冻土区修筑路基时，其土层路基的中间，抛填了一定厚度的碎石块，碎石之间的空隙不填实，并且与外界空气相通．这样的结构具有“空调”的功能，使得冻土层的温度基本不随外界气温变化，能有效地保持冻土的稳定性． 三是“遮阳板路基”，又称旱桥：被称为隔热“外衣”．遮阳板路基，是在路基的边坡上架设一层遮挡太阳的板材，能有效地减弱太阳热对路基温度的影响．热棒工作原理 在可可西里地区，在铁路和公路两旁可以看到很多竖立的“铁棒”，有关技术人员说，这其实是一种高效热导装置，叫做“热棒”。车站工作人员告诉记者，热棒是青藏铁路在运营过程中处理冻土病害、保护冻土的有效措施。 据了解，热棒是一种由碳素无缝钢管制成的高效热导装置，5米埋入地下，地面露出2米。具有独特的单向传热性能：热量只能从地面下端向地面上端传输，反向不能传热。在冬季，热管内工作介质由液态变为气态，带走管内热量；在暖季，热棒则停止工作。独特的冷却地温的作用使热棒堪称“魔棒”。 热棒的结构大致为一个密闭空心长棒,内装有一些液氨,液氨沸点较低,在冬季土中热量使该液体蒸发,到顶部，通过散热片将热量传导给空气，冷却后又液化回到下部，保持冻土冷冻状态不松软。在夏季，液体全部变成气体，气体对流很小，热量向底部传导很慢。 中圣研制开发了中国人自己的冻土治理技术——低温热棒，成功解决了40多年来一直困扰中国科学家和青藏铁路建设者的重大技术难题——青藏铁路路基多年冻
季节性冻土地区道路冻深的研究
季节性冻土地区道路冻深的研究 发表时间：2017-07-14T16:04:09.723Z 来源：《基层建设》2017年第8期作者：高春元[导读] 摘要：冻深的确定是季节冻土区路基防冻设计的主要内容之一。根据察格高速公路典型路段道路冻深的现场观测资料，对确定道路冻深的各种现场方法的优缺点进行了对比，并且对影响道路冻深大小的气温、地下水位、土质和含水量、线路走向和路基断面形状等因素进行了分析探讨。 青海一达交通科技有限公司青海西宁 810000 摘要：冻深的确定是季节冻土区路基防冻设计的主要内容之一。根据察格高速公路典型路段道路冻深的现场观测资料，对确定道路冻深的各种现场方法的优缺点进行了对比，并且对影响道路冻深大小的气温、地下水位、土质和含水量、线路走向和路基断面形状等因素进行了分析探讨。 关键词：季节性冻土；道路；冻深 季节性冻土是指冬季冻结而春夏融化的土层，受季节气候影响明显。我国季节性冻土面积约为514万km2，占国土面积的53.5%。季节性冻土的冻胀和融沉作用对工程影响非常大，冻结时地层承载力大，解冻时融陷强度低。因此在季节性冻土地区进行公路、铁路建设时需严格考虑季节性冻土对工程的影响并采取适当的防范措施以保证冻土路基的稳定性。土体的冻胀将造成公路、铁路线路不平整，甚至影响行车安全，所以设计冻深的合理确定是保证冻土路基稳定的前提。土的冻结深度是冻结能力的体现，也是决定各种冻土地区工程防冻胀处理措施的主要指标。 1 设计冻深常用计算方法 1. 1 改进的斯蒂芬公式法 斯蒂芬公式是目前广泛应用的冻深计算公式，是基于冻深与气温之间相互关系得到的。最初始的斯蒂芬公式考虑因素过于简单，使得冻深计算精度误差较大，后经多年实践研究，对公式中热量进行修正，提出了改进的斯蒂芬公式： 2.1 气温 在建立气温与冻深的经验关系时，为了能够较真实地反映气温对冻深的影响，通常引入空气冻结指数Tkd的概念，用空气冻结指数代替气温变量，建立空气冻结指数与冻深的关系空气冻结指数是指某地在冻结期间的日平均气温tkd累积值的绝对值，冻结期为从本年度入冬时月平均气温在零下那一个月开始到来年初春月平均气温在零上那一月终止的一段时间，日平均气温为每天2点、8点、14点和20点四个时刻气温的平均值。冻结指数Tkd可用下式表示：
高三地理冻土问题精选
高三地理冻土问题 青藏铁路要穿越“千年冻土”区，必须攻克的难题之一是：只有设法保持该区域的冻土不受夏季高温影响，确保路基坚固、稳定．大家都知道：严寒的冬季，冻土是坚硬的，而外界气温升高时冻土会熔化，使路基硬度减弱，甚至变软，火车的重压会使路基及铁轨严重变形．因此，如何确保冻土的状态在夏季与冬季一样，就成了必须解决的难题．我国科技工作者创造性地解决了这一难题，并且，其中的三个关键措施都只运用了简单的物理知识． 一是“热棒”：被称为不用电的“冰箱”．在冻土区，路基两旁插有一排碗口粗细、看上去像护栏的金属棒，这就是“热棒”．它们的间隔为2m，高出路面2m，插入路基下5m．棒体是封闭中空的，里面灌有液态的氨，外表顶端有散热片．我们知道，酒精比水更容易变成气体，而液态氨变成气体比酒精还要容易．正是液态氨在“热棒”中默默无闻地工作，使它成了在夏季保持路基冻土的“冰箱”． 二是“抛石路基”，被称为天然的“空调”．在冻土区修筑路基时，其土层路基的中间，抛填了一定厚度的碎石块，碎石之间的空隙不填实，并且与外界空气相通．这样的结构具有“空调”的功能，使得冻土层的温度基本不随外界气温变化，能有效地保持冻土的稳定性． 三是“遮阳板路基”，又称旱桥：被称为隔热“外衣”．遮阳板路基，是在路基的边坡上架设一层遮挡太阳的板材，能有效地减弱太阳热对路基温度的影响． 热棒工作原理 在可可西里地区，在铁路和公路两旁可以看到很多竖立的“铁棒”，有关技术人员说，这其实是一种高效热导装置，叫做“热棒”.车站工作人员告诉记者，热棒是青藏铁路在运营过程中处理冻土病害、保护冻土的有效措施. 据了解，热棒是一种由碳素无缝钢管制成的高效热导装置，5米埋入地下，地面露出2米.具有独特的单向传热性能：热量只能从地面下端向地面上端
季节性冻土施工方案
国道318线东海路改建工程D6合同段 季节性冻土处理 施工方案 榆林市天元路业有限公司 国道318线东海路改建工程D6合同段项目部 2012年5月28日
季节性冻土处理施工方案 一、工程概况 本标段起讫桩号K42-040～K61+741.8，全长19.7km。其中除K54+698.5三道桥小桥、k57+405日斗中桥外，其余均为季节性冻土处理段。处理方式为换填及填筑砂砾石，总共挖土方为52180m3,回填砂砾石为84144 m3，铺设防渗土工布为161046m2,路床补充碾压为167081 m2。 二、施工特点 （一）路基低填方段和湿软路基基底处理采用透水性好的砂砾换填，砂砾石因材料空隙大，形成的毛细管少，减少了地下水的上升。还可以减少冻胀路基土方的厚度，减轻冻土的膨胀程度，消弱冻胀土的抬拱力。 （二）在考虑冰冻深度影响的同时，采用纵、横向渗沟加强地面和地下排水并降低地下水位，将地下水汇集于沟内，并通过沟底通道将水排至指定地点。使土基保持干燥，减少冻结过程中水分聚流的来源。 三、工艺原理 针对季节性冻土区路基冻胀产生的原因，结合已有季冻区施工经验，通过隔断地面水的渗入和毛细管水上升的途径，从而降低地下水位，减少路基填料中的原始含水量，使之保持在最佳含水量附近，从而切断聚冰过程中的供水来源。进而有效的预防由于施工中填筑材料及工艺不合理造成的路基冻胀，保证通车后的道路质量。 四、基底处理 1、清除路基范围内的杂物，根据测工放样的高程推除积土，达到设计高程后，用压路机进行碾压至设计规定压实度标准。
2、粘性土、砂性土基底路段，按现场实际情况挖除原地基土，换填砂砾并分层压实，保证路槽下压实度。 3、要保证结构层下填筑高度不足50cm地段，其处理深度必须达到50cm。 4、路基基底范围内的植被、腐殖土及树根必须全部按设计要求清除。清基进度要与施工进度相对应，基底暴露时间不能过长，以免受水浸害。 五、施工方法 1、路基施工开工前，应在全面理解设计要求和设计交底的基础上，进行现场 2、进行现场恢复和固定路线。内容包括导线、中线的复测，水准点的复测与增设、中线放样及路基放样等。 3、路基填筑高度也尽可能控制在1.5米以上，处治措施主要是加强地表截排水、降低地下水位，采用粗颗粒材料填筑等。当路床范围填料粒径d≤0.074mm 的细颗粒含量≥7%时，应进行换填处理。路堤范围填料粒径d≤0.074mm的细颗粒含量不得大于15%。 4、对路堤填筑高度小于1.5米得季节性冻土路段，视为零填路段，其路床范围采用砂砾石材料换填。下设高强土工材料或2~4cm碎砾石作为纵向渗沟的形式进行排水。同时还应视地形情况酌情加深排水沟，以降低地下水位。根据地形情况，纵向渗沟每隔50~100m设置一道横向渗沟，将地下水引出路基之外。 5、对路堤填筑高度大于1.5米得季节性冻土路段，一般于原地表铺设50cm 厚砂砾石垫层，以加强地表排水，减弱毛细水上升，垫层以上路基体则选用粗颗粒类土填筑；路床处理方式同零填路基。 6、对处于挖方的季节性冻土路段，路床处理方式与零填路基一致，但其两
季节性冻土的冻结和融化
3.1冻融土壤的物理学特性 在季节性冻土的冻结和融化过程中，冻融土壤的物理学特性会发生改变，具有不同于非冻结土壤的特点。所以从分析物理成因着手，分析冻土的物理学特性的变化是研究冻土的冻融过程和冻融规律的很重要的基础环节。 3.1.1季节性冻土的物质组成 未冻土是复杂、多孔、疏松而分散的多相体系，由土壤颗粒、土壤孔隙水、土壤空气三相物质组成。当土壤温度下降并低于o 0c，土体中的液态孔隙水部分转变为固态的冰，此时冻土由土壤颗粒、纯净的冰、土壤孔隙水、汽四相组成，土壤颗粒和冰组成了土体的基本骨架，各相所占的比例关系往往决定了土壤的各相物理特征。为了便于研究，通常将土壤中的三相物质组成绘成土壤三相组成草图，见图3-1(郑秀清，Zoo2>。图3-1中符号Y和m分别表示体积(cm3cm)和质量(g)，下标分别表示相应的各相。 图3-1冻融土壤三相组成草图 当自然条件有变化时，冰的组成结构和粘滞性等相应会有显著的变化，这种变化既决定了冰性质的不稳定，同时也决定了冻土性质的不稳定性。 土壤尤其是细颗粒土壤冻结时，土壤水分发生相变，即部分水冻结成冰，这是冻土与非冻土的根本区别。在相应温度下，冻土中始终存在着部分未冻结的液相水，即未冻水。由于土粒吸引力的作用，未冻水具有较高的粘滞性，其容重大于常温常压下水的容重，其相变温度点(冰点:冻结温度)低于0 0C o 土壤的物质组成包括粒度组成、矿物组成和化学组成三个方面。冻融土壤的粒度成分和矿物组成对土壤中未冻水含量具有直接的影响(崔托维奇H A, 1959)。土壤颗粒表面的性质和孔隙结构决定着土壤的持水能力及距土壤颗粒表面不同距离水分所受力的大小，同时也决定了土壤水分随温度的相变规律，并影响不同状态及过程的水分迁移。 3 .1.2冻融土壤的热物理特性参数
【2017年整理】多年冻土施工方案
1）概述 本合同段土石方总数为ⅩⅩⅩm3，其中填方ⅩⅩⅩm3，挖方ⅩⅩⅩm3。填方主要分布在KⅩⅩ+ⅩⅩⅩ~KⅩⅩ+ⅩⅩⅩ段，最大填土高ⅩⅩⅩm其中KⅩⅩ+ⅩⅩⅩ~KⅩⅩ+ⅩⅩⅩ段，设计为通风管加土工格栅等复合路堤。KⅩⅩ + ⅩⅩⅩ～KⅩⅩ+ⅩⅩⅩ段经过冻土沼泽，湿地地段。挖方主要分布在K ⅩⅩ+ⅩⅩⅩ ～KⅩⅩ+ⅩⅩⅩ段。最大挖深ⅩⅩⅩ m 。路堑基底和边坡设置保温层，路堤设置保温护道。 2）施工方案 （1）路堤施工：避开寒季，安排在暖季（即5月至10月初）施工。人工铺设土工格栅、保温材料，配合机械安装通风管。集中人力，运输及机械设备，逐段施工成型逐段防护的施工方法。 （2）路堑施工：避开暖季，安排在寒季施工（即10月初至次年5月初），采用沙漠自行式潜孔钻机成孔，非电微差起爆，机械挖运出土，逐段成型逐段防护的快速施工方法。 3）人员、料具、设备配备及劳动生产率 (1)设备配备 序号名称类型（种类型号）额定功率KW 吨位(t) 容量(m3) 产地台班产量备注 1 挖掘机 PC400 16 2 1.6 日本小松 750m3 2 推土机 D155A 235 33.5 日本 510m 3 距离50m 3 自卸汽车NISSAN 250 15 日本日产 200m3 运距1km 4 平地机 GD705R-2 134 17. 5 日本小松 5 压路机 YZ18 132 18 中国洛阳 13600m2 6 潜孔钻机沙漠自行式 640m (2)人员 序号人员数量备注 1 技术人员 4 2 试验人员 2 3 机械操作人员12 设备以1为单位配备 (3)材料：通风管，土工格栅，钢筋，火工品，土工织物，保温材料，保温材料，砂砾等。 4）施工方法与工艺措施 (1)路堤施工
季节性冻土处理
季节性冻土的处理 1、由于本合同段全线属季节性冻土区，其中K218+000~K225+700段较为严重，海子山海拔4300米以上，每年9月中旬开始冻结，冻结厚度0.2米，随温度的降低，冻结深度逐渐加大，来年3月份全部融化，最大冻结深度达3米，该路段以块石土，含砾低液限粉土和细粒土质砾为主，在初春季节受水、雪融水影响，地下水们较高，易形成冻害，造成路基翻浆、沉陷，使刚性路面错缝或拆断，冻融使桥梁、涵洞发生少量下沉和不均匀下沉，引起开裂破坏。因此，冻土的冻胀及融化都会对工程带来危害，必须采取必要的防治措施，贯彻以防为主，防治结合原则，如提高路基标高、设碎石垫层或盲沟，在路基两侧设保温护道，挖积雪、降水坑等方法。 2、翻浆地区路基首先必须注意切实做好路基排水，保证路基填土高度和压实要求，由于施工过程中排水措施不好，或完工后未形成完整有效的排水系统，至使往往通车后不久，季冻区路面损坏，因此如何防止路基表面水渗入，降低地下水们，减少路基原始含水量，切断聚冰过程过程中水的供给源，在施工中应充分考虑，给予足够的重视，做好路槽范围内的排水，设置碎石隔水层，做好路基防排水及保温措施，一般应保证边沟底距路基边缘的高差不小于1.5米，路基采用粗颗粒砂砾土填筑，基底设置一层50厘米厚砂砾石或碎石透水层，路基填方高度小于1.5米零填路段或零挖路段，路床范围冻融层细颗粒（<0.02mm）含量>5%时应予以清除，换填碎石或碎砾石，设置一层防渗土工布，并应加深排水沟，降低地下水位。
2．1 换填土：换填土采用水稳性好，冻稳性好，强度高的粗颗粒填料换填路基上部，换填选料原则：冻胀时路面不产生有害变形，冻融时路床承载力不下降，换填厚度应控制在最大冻深的70%~100%。 2．2 横向盲沟降水：道路纵坡大于3%的坡腰翻浆路段，当路面基层采用透水性材料时，为能及时排出透水层内的纵向水流和春融期土基化冻时的多于水份，可在路槽下设置横向盲沟可设置成人字形，纵向间距一般为10米，沟深20~40厘米，宽40~50厘米，填以砾等透水性良好材料，出口按一般盲沟处理。 2．3 管式渗沟降水：挖方地段为降低路基附近的地下水位，采用有管渗沟为拦截并排除，流向路基的层间水，采用截水渗沟疏排。为防止渗沟被淤塞，根据现地条件，必要时可采用土工布外覆盖层以维护渗沟的通畅。 2．4 砂（砾）垫层：铺设砂（砾）垫层防治翻浆作用在于隔断毛细水上升，冻融期具有蓄水排水作用，且在冻结或融化时，砂（砾）垫层的体积变化不大，因而可减轻路面冻胀和融沉。 2．5 土工布排水：采用土工布排水是在路基上部一定深度平铺过滤型土工布，其上铺填30~40厘米砂砾层，然后继续填土至路基顶面。 2．6 设置隔离层：为防止翻浆，可在路基一定深度处设置隔离层，隔离层宜高出地表水面25厘米，有效厚度一般为20厘米，用碎石、砾石、土工布等铺成，为防淤塞，可在上、下设3%~4%的横坡以利排水，不透水隔层多适用于不透水路面的路基中。
近50年来中国季节性冻土与短时冻土的时空变化特征_陈博
第32卷第3期2008年5月 大 气 科 学 Chinese Jo urnal of A tmospheric Sciences V o l 132 N o 13 M a y 2008 收稿日期 2006-12-13,2007-03-15收修定稿 资助项目 国家重点基础研究发展规划项目2006CB403600,公益性行业(气象)科研专项GYH Y200706005作者简介 陈博,男,1983年出生,硕士,主要从事中国冻土与气候关系的研究。E -m ail:cb @https://www.360docs.net/doc/6e7621470.html, 近50年来中国季节性冻土与短时冻土的 时空变化特征 陈博 1,2 李建平 1 1中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室,北京 100029 2中国科学院研究生院,北京 100049 摘 要 在对中国冻土气象观测资料整理和分析的基础上,研究了中国冻土分布的时空演变规律。主要分析了中国冻土分布的季节变化、冻土深度的空间变化,以及冻结日期、解冻日期、冻结时间长度的空间分布特征,同时也分析了以上各要素的时间变化特征。结果表明:中国冻土分布广泛,在我国东部的长江以北地区、西北地区及青藏高原地区均有分布;其中季节性冻土具有显著的年内变化特征,冻结一般从秋季开始,冬末春初冻结的面积和深度达到最大,春季逐渐开始融化,夏季冻结的面积和厚度达到最小;冻土的冻结过程和融化过程表现出各自不同的特征,整个中国地区冻土的融化过程所持续的时间比冻结持续的时间长,也更为复杂,这与地形及土壤特性有着密切的关系;近几十年来,在全球变暖背景下,中国冻土主要表现为最大冻土深度减小,冻结日期推迟,融化日期提前,冻结持续期缩短,以及冻土下界上升的总体退化趋势,冻土的主要转型时期发生在20世纪80年代中期。 关键词 冻土 时空分布 变化趋势 年代际变化 文章编号 1006-9895(2008)03-0432-12 中图分类号 P461 文献标识码 A Characteristics of Spatial and Temporal Variation of S easonal and Short -Term Frozen Soil in C hina in Recent 50Years CH EN Bo 1,2 and LI Jian -Ping 1 1S tate K ey L abor atory of N umerical M od eling f or A tmosp her ic S ciences an d Geoph ysic al Fluid Dynamics ,I nstitu te of A tmos -p her ic P hysics ,Chinese A cad emy of S cie nces ,B eij in g 1000292Gr adu ate Univ ersity of Chinese A cad emy of Sc ienc es,Be ij ing 100049 Abstract Based on the qualit y co ntr ol o f daily meteo ro log ical observ ation data of frozen soil in China,the spatial and tempo ral var iatio ns o f frozen so il hav e been investig ated.T he seasonal change o f the frozen so il,the chang e o f the fr ozen so il dept h,the beg inning dates and the ending dates ar e mainly analyzed. T he results sho w that fr ozen so il occur s in mo st of the ter rito ry in China,including the nor th of the Y ang tze River ,No rthw est China and the T ibetan Plateau.T he monthly va riation of seasonal fro zen soil is sig nificant.T he freezing process generally beg an in autumn,and reached the maximum of depth and ar ea in the end of winter.In spr ing the fro zen soil beg an to thaw and finished in the summer.T he thaw ing and fr eezing processes of fr ozen so il demonstrated different cha racteristics and the thawing process per sisted long er and mor e complicatedly than the freezing process.T his has a ver y close relationship w ith so il characterist ics and topog raphic facto rs.In t he back -g ro und of g lobal war ming in the last few decades,the f rozen so il show ed a deg radat ion in China.T he max imum o f
国道109季节性冻土路基施工技术
国道109季节性冻土路基施工技术 发表时间：2019-03-06T16:16:18.050Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第33期作者：王占军 [导读] G109那曲至拉萨段控制性工程第KZTJ-1合同段路线总长13.276Km，主要内容包括路基、桥梁、隧道、互通。 中交第三公路工程局第二工程有限公司北京市朝阳区 100124 摘要：随着我国公路工程建设范围的扩大，在我国的高海拔寒冷地区进行公路工程建设的情况也在不断增多。而且这些地区中往往会由于处于高原地区而具有比较恶劣的气候环境，主要表现在会出现季节性的冻土问题，给公路工程的地基工程施工带来较大的难度。因此在此地区进行公路工程建设时就首先要针对季节性冻土问题来采取相应的施工技术对路基进行处理。文章以G109那曲至拉萨段控制性工程第KZTJ-1合同段为例，处于高原寒冷地区,海拔高、气候条件极其恶劣,路基属于季节性冻土。而在此地区中进行公路工程建设，需要对季节性冻土问题进行解决才能确保施工顺利进行和准时完成。这就需要从本工程所在地区的气候特点进行研究，分析季节性冻土对公路工程所带来的危害，然后针对这些危害提出了相应的施工技术措施，希望能给同行以及同类工程提供一定的借鉴和指导作用。 关键词：高海拔地区季节性冻土路基施工 一、工程概况 G109那曲至拉萨段控制性工程第KZTJ-1合同段路线总长13.276Km，主要内容包括路基、桥梁、隧道、互通。本标段全部位于当雄县羊八井镇桑巴萨村（起讫桩号K3779+450-K3792+767）。此段为构造侵蚀高山地貌，地势起伏较大，相对高差一般200~500m，地形多呈波状山梁或箱型谷，水流切割作用相对较大，山谷地峡窄，山体坡面常覆盖薄层的残坡积层，植被不发育。受构造和寒风化作用，岩体较破碎，坡脚常堆积较厚的堆积物，局部发育小型崩塌和泥石流。 工程所在当雄盆地海拔都在4200米以上，属高原寒温带半干旱季风气候区，冬季寒冷、干燥，昼夜温差大；夏季温暖湿润，雨热同期，干湿季分明，天气变化大。年均温度1.3℃，年均降雨量456.8mm，年均蒸发量1725.7mm。 路线地处高寒地区，寒冻风化强烈，山体表面多形成松散欠稳定的坡积覆盖层，滑坡及崩塌病害十分发育。特殊性岩土主要有季节性冻土和软土等。本文就针对其中的季节性冻土问题，分析其对公路路基工程施工和应用的危害，并针对这些危害采取相应的路基施工技术方法。 二、季节性冻土对路基的危害 公路工程建设中所遇到的季节性冻土主要有冻胀和融沉两种危害形式，其中前者危害形式的主要原因就是在路基中的土出现冻结现象时会，土壤中的水分会在结冰时导致体积的增大，这就会出现膨胀问题而出现冻胀危害。其主要表现在路基的土壤中会出现不均匀的胀力，而且在土壤中的水分结冰之后会导致体积膨胀大概为9%以上。其主要的危害形式就是会导致路基隆起，而且在上述冻胀力比基地上面的荷载数值大时，还会出现将路基抬起以及导致路基和路面开裂等问题。而对于后者危害形式来说，就是在冻土所在地区的气候温度上升时，冻土会在达到一定温度时出现解冻的现象，此时路基土壤中的冰晶体就会出现融化，融化产生水就会在细粒土具有较差排水能力的因素下而导致水分无法有效排出。此外，如果路基基底下还有部分土层没有解冻，上面融化产生的水则无法向路基深处进行渗透，这就会导致由于上部含水量比较高而降低其强度。主要表现在会导致出现路基下沉的问题，这就是季节性冻土的融沉危害。 三、季节性冻土路基施工 1、对于路基填筑高度小于1.5m或浅挖深度小于1.5m的季节性冻土路段采用级配碎石材料换填，并在路面底部铺设防渗土工布，用以防止地下水影路面稳定；路基边沟采用蝶型和浅蝶型，下设管式渗沟降水，用Φ17.5带孔双壁波纹管外裹透水土工布拦截并排出层间水。同时根据情况每隔50-100m设置一道横向渗沟，将地下水引出路基外。 2、对于路基填筑高度大于1.5m的季节性冻土路段，必须强化地面拦截排水，降低地下水位。若冻土深度较深，亦换填0.3-0.8cm碎砾石。 3、对于挖方的季节性冻土路段，挖方深度大于1.5m，要根据实际地质情况具体解决。如果开挖到地面标高的位置时基体岩石外露，则无需换填；若外露出块状碎石土等材料较好路段，无需换填；若外露土层覆盖较厚或粒径d≤0.075mm的细颗粒含量大于5%，应换填0.5cm碎砂砾石等透水性材料。 4、对于回填的碎砾石或其它透水性和抗胀性较好的填料中，粒径d≤0.075mm的细颗粒含量应少于5%。同时粒径组合应满足下列范围：0.075-19mm的占比20%~40%；19-37.5mm的占比40%-60%；37.5-63mm的占10%~30%。 5、在填方的季节性冻土地段中，有一部分可能受人为的影响较大，可能会产生热融现象。这些因素都会使冻土层遭到破坏，路基失稳的填方路段，应设置保温护道。 在路基埋填施工完成之后，需要通过两次冻结和消融循环过程来对路基状况进行检测，经过实际检测结果证明，采取上述施工技术之后，实现了对此地区季节性冻土地区的气候条件对路基施工质量不利影响的消除，表现为路基施工质量符合标准要求。在对此路段路基施工完成之后，在问题解决的过程中也总结出以下策略来对其他地区同类情况工程施工提供一定的参考和借鉴。首先就是在对路基进行埋填施工时所采用的材料必须为非冻胀性材料，并且通过试验来对细粒土壤的含量比例等因素进行控制和优化。其次就是在路基施工中要重点对防排水工作进行控制，加强对盲沟、渗透沟以及排水沟施工的监督和管理。最后就是针对可以影响公路工程整体施工质量的路基施工来说，需要在施工之前对工程所在地区的气候环境等因素进行详细勘察，分析可能会遇到的季节性冻土问题，并针对其发生的概率以及可能导致的危害程度采取相应的施工技术进行预防和处理。此外还要在施工过程中加强对施工质量的检查和监督，认真和仔细检查施工中的每个环节，在确保施工质量的同时，提高路基工程以及整个公路工程施工的经济性。 结束语 通过109国道季节性冻土路基施工，认真分析季节性冻土的危害以及季节性冻土施工中存在的问题，然后针对这些问题采取相应的施工技术进行处理。此外，在具有季节性冻土的地区进行公路工程建设时，相关的技术和施工人员需要加强对此地区地质和气候条件的勘察和分析，在本文所介绍的案例中吸取相关经验用于对季节性冻土路基施工技术水平的提高。而且在此基础上针对季节性冻土地区容易出现的