冻土作为一种特殊类型的地基土
冻土分类与勘察要求冻土地区建筑地基基础设计
冻土分类与勘察要求冻土地区建筑地基基础设计冻土是指在气温低于0℃，土壤水分凝结形成的土壤，主要分布在高纬度地区和海拔较高的地区。
冻土的特点是稳定性好、孔隙度低、质地坚硬，但受渗透力和凝冻胀缩的影响较大。
因此，在冻土地区建筑地基基础设计需要对冻土进行分类，并根据不同的冻土类型制定相应的勘察要求。
冻土一般可分为季节冻土和多年冻土两类。
季节冻土指气温低于0℃时发生的冻土现象，主要出现在寒冷季节，随着气温的回升会迅速消融。
而多年冻土是指年平均气温低于0℃，地下土壤温度在冻土表层以下超过两年以上的冻土。
根据土壤水分含量的不同，冻土又可分为干燥冻土、湿润冻土和水饱和冻土。
在进行冻土地区建筑地基基础设计前，首先需要进行冻土区划和勘察。
冻土区划是根据不同地区的气候、地形和土壤条件等因素，将冻土地区划分为不同的冻土区域。
勘察工作主要包括地质勘察、水文勘察和冻土勘察等。
地质勘察是对待建地块周边的地质情况进行调查，主要了解土壤种类、地下结构、地层分布和地震活动等情况。
水文勘察是对地下水位、水力梯度和水文地质条件等进行调查，了解冻融过程中水分的变化情况。
冻土勘察则是对冻土的性质和分布进行详细调查，包括冻土的厚度、含水量、密度、渗透性、冰含量以及冻融过程对土体力学性质的变化等进行测试和分析。
在冻土地区建筑地基基础设计中，需要充分考虑冻土的特点和变化规律。
首先，根据冻土的类型和厚度确定地基基础的类型和设计方法。
季节冻土地区可以采用常规的地基基础设计方法，多年冻土地区则需要采用特殊的液压基础或浅层基础设计方法。
其次，需要考虑冻融循环对地基基础的影响，尽量选择冻融稳定性较好的地区进行建设。
同时，还需要考虑地表和地下水位变化对地基基础的影响，合理设计雨水管道和排水系统，防止地基基础破坏。
在冻土地区建筑地基基础设计中，还需要充分考虑环境保护和可持续发展的要求。
例如，可以采用地热利用的方式，利用冻土地区地下温度较低的特点，进行地源热泵供暖和制冷系统的设计，减少能源消耗。
地基基础处理技术第二章4冻土
第四节冻土一、冻土的分类冻土是指温度等于或低于摄氏零度、且含有冰的各类土。
根据其冻结时间和冻结状态可将冻土分成多种类型。
(一) 按冻结时间分1．季节性冻土季节性冻土是受季节性的影响，冬季冻结，夏季全部融化，呈周期性冻结、融化的土。
季节性冻土在我国的华北、西北和东北广大地区均有分布。
因其周期性的冻结、融化，对地基的稳定性影响较大。
季节性冻土根据其结构形式，又可分为：(1)整体结构：土在冻结时，土中水分有向温度低的地方移动的性能。
整体结构冻土是由于温度骤然降低，冻结较快，土中水分来不及移动即冻结，冰粒散布于±颗粒间，肉眼甚至看不见，与土粒成整体状态。
融化后土仍保持原骨架，建筑性能变化不大。
(2)层状结构：地表温度不很低，且有变化，土中水分冻结一次，融化一次，又冻结一次，则形成层状结构冻土。
这种土融化后骨架整个遭受破坏，对建筑性能影响较大。
(3)网状结构：由于地表不平，冻结时土中水分除向低温处移动外，还受地形影响，使水分向不同方向转移，而形成冰呈网状分布的冻土，这种土一般含水、含冰量较大，融化后呈软塑或流塑状态。
(4)扁豆体和楔形冰结构：由于季节性冻结和融化，土中水分向表层低温处移动，往往在冻层上限冻结成扁豆体状冰层，当冻土层向深度发展，扁豆体状冰层即夹于冻土层之中。
当岩层或土层具裂隙时，水即在裂隙中成冰楔体。
此类结构的冻土，承受荷载时易沿冰体滑动。
2．多年冻土多年冻土是指冻结状态持续多年(一般是二年或二年以上以上)不融的冻土。
多年冻土常存在地面以下一定深度，其上部接近地表部分，往往亦受季节性影响，冬冻夏融，此冬冻夏融的部分常称为季节融冻层。
因此，多年冻土地区常伴有季节性的冻结现象。
多年冻土根据其垂直构造、水平分布和冻结发展趋势，又可分为下列几种类型：(1)按垂直构造分：(a)衔接的多年冻土：冻土层中没有不冻结的活动层，冻层上限与受季节性气候影响的季节性冻结层下限相衔接。
(b)不衔接的多年冻土：冻层上限与季节性冻结层下限不衔接，中间有一层不冻结层。
《土的分类及特殊土的工程地质性质》习题答案
《土的分类及特殊土的工程地质性质》习题答案一、填空题1．根据《建筑地基基础设计规范》（GBJ 50007-2002）和《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001），作为建筑地基的土，可分为：岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。
2．根据地质成因，可把土划分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土、海积土等。
按堆积年代的不同，土可分为老堆积土、一般堆积土和新近堆积土。
3．分布在中国范围内的黄土，从早更新世开始堆积经历了整个第四纪，目前还未结束。
形成于早更新世(Q1)的午城黄土和中更新世(Q2)的离石黄土，称为老黄土；晚更新世(Q3)形成的马兰黄土及全新世下部( )的次生黄土，称为新黄土；全新世上部( )及近几十年至近百年形成的最新黄土，称为新近堆积黄土。
4．湿陷性黄土又可分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。
5．软土并非指某一特定的土，而是一类土的总称，一般包括软黏土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土和泥炭等。
6．冻土根据其冻结时间分为季节性冻土和多年冻土两种。
7．中国的多年冻土按地区分布不同分为两类：一类是高原型多年冻土，另一类是高纬度型多年冻土。
二、名词解释1．碎石土：是指粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量50％的土。
2．砂土：是指粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量50％的土，且粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量50％的土。
3．粉土：是指塑性指数小于等于10且粒径大于0.075mm颗粒质量不超过总质量50％的土。
4．黏性土：是指塑性指数大于10的土。
5．人工填土：是指由于人类活动堆填而形成的各类土。
6．黄土：黄土是第四纪以来，在干旱、半干旱气候条件下形成的一种特殊的陆相松散堆积物。
7．黄土的湿陷性：黄土在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的性质称为黄土的湿陷性。
8．软土：软土是指天然含水量大，压缩性高，承载力低，抗剪强度低的呈软塑～流塑状态的黏性土，如淤泥等。
多年冻土路基病害与整治
多年冻土路基病害与整治1、研究背景及内容全球多年冻土的分布面积约占陆地面积的23%，主要分布在俄罗斯、加拿大、中国和美国的阿拉斯加等地，其中我国的多年冻土分布面积高达215万km2，约占世界多年冻土分布面积的10%，占我国国土面积的22.4%，是世界上第三大冻土大国，而我国的多年冻土主要分布在青藏高原、大小兴安岭、祁连山、天山和阿尔泰山等高山、高纬度地区。
多年冻土是一种特殊土类。
其特殊性主要表现在它的性质与温度密切相关。
常规土类性质主要受颗粒的矿物和机械成分、密度和含水量控制，多半表现为静态特性。
多年冻土的性质除受上述因素控制以外，同时它的性质随温度和时间都在变化，表现为动态特性。
所以，冻土是一处对温度十分敏感且性质不稳定的土体。
随着全球气候的逐渐变暖和人类活动加强，多年冻土上限呈现出下降的趋势，多年冻土也在不断退化，对路基路面的稳定也造成了极大威胁。
关键的是冻土在冻结、融化时具有特殊的物理、力学性质变化。
土壤冻结时最重要的物理过程是水分的迁移和重分布，而冻土融化时最重要的是物理力学变化是结构、强度的急剧衰减。
从而在冻融循环中不断地改变着土层的形态结构和物理力学性质，导致工程建筑物基础的反复变化与破坏。
在大多数情况下，病害的发生发展过程与变化结果具有单向、不可逆的规律。
冻土地区筑路工作中的问题除了一般寒区道路中常见的路基冻胀、翻浆路面冻融松散低温开裂外，还有冻土地区特有的道路病害——路基热融沉降、边坡热融滑塌。
2、多年冻土路基病害2.1 热融沉降（陷）因气候转暖，或森林砍伐与火灾，或修建工程构、建筑物，特别是采暖型的建筑，破坏了原来地面的植被和热力动态，使其冻结与融化深度加大。
导致地下冰或富冰土层融化，于是在上覆土层自重及建筑物荷载作用下，地基土便出现沉降或深陷现象，从而使建筑物无法正常运行，甚至破坏。
这是多年冻土区各种建筑物遭受冻害的主要原因。
2.2 融冻滑塌在地下冰发育的斜坡上，由于路堑工程或挖方取土，或河流侵蚀坡脚，使地下冰层或富冰土层外露，而不断融化，造成上覆植被或土层失去支撑而不断下滑。
7.4 冻土地基
Ⅳ类
强冻胀土
6%＜
≤ 12%
形成较厚冰夹层，冻胀严重，即使基础埋深超过 冻胀线，也可能因切向冻胀力而上拔。
Ⅴ类 特强冻胀土 ＞12% 冻胀量很大，是使基础冻胀上拔破坏的主要原因。
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7.4 冻土地基
三、冻土地基评价
多年冻土融沉性
其融沉性与土的类别、含水量及融化后的潮湿程度有关。
保持冻结原则
⚫ 保持多年冻土地基在施工和使用期间处于冻结状态。 ⚫ 宜用于冻层较厚、多年地温较低和多年冻土相对稳定的地带，或用于按
融化原则处理有困难的地带。
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7.4 冻土地基
四、冻土地基防治措施
建筑结构措施
① 将基础埋深置于冻结线以下，避免冻胀和冻融的影响 ② 适当增大基底面积或加大基础埋深，减小基底压力 ③ 采用深基础（如桩基础），将荷载传递至冻结线以下土层 ④ 采取减小或消除冻胀力的措施（基础侧面涂沥青）
7.4 冻土地基
一、基本概念 二、主要工程特性指标 三、冻土地基评价 四、冻土地基防治措施
7.4 冻土地基
一、基本概念
冻土：凡温度≤0C，且含有固态冰的土，称为冻土。 季节性冻土：是指地壳表层冬季冻结而在夏季又全部融化的土。
我国主要分布在华北、西北和东北地区，对地基稳定性影响较大。
多年冻土：指冻结状态持续 2 年或 2 年以上的土。分布在黑龙江大小兴安岭
融沉级别 土的融沉性 平Ⅳ级土
Ⅴ级土
不融沉 弱融沉 中融沉 强融沉
极融沉 （融陷）
0 ≤ 1% 1%＜0 ≤ 5% 5%＜0 ≤10% 10%＜0 ≤25%
_特殊土地基
7.特殊土地基
7.3.1 黄土的特征和分布
定义：
黄土是一种产生于第四纪地质历史时期干旱条 件下的沉积物，主要呈黄色或褐黄色（包括原 生黄土及次生黄土）。 凡天然黄土在一定压力作用下，受水浸湿后， 土的结构迅速破坏，发生显著附加下沉，强度 也随之降低的，称为湿陷性黄土。 黄土受水浸湿后，在上覆土层自重应力作用下 发生湿陷的称自重湿陷性黄土；不发生湿陷， 而需在自重和外荷共同作用下才发生湿陷的称 为非自重湿陷性黄土。 8
4
7.特殊土地基
7.2.1 软土及其分布
分布 滨海环境沉积、海陆过渡环境沉积（三角洲沉积） 河流环境沉积、湖泊环境沉积和和沼泽环境沉积 山地型的软土，软岩风化产物和地表的有机物质 经水流搬运，沉积于低洼处，长期饱水软化或间 有微生物作用而形成。
5
7.特殊土地基
7.2.2 软土的工程特性及其评价
7.特殊土地基
7.4.1膨胀土的特性
定义： 膨胀土是土中粘粒成分主 要由亲水性矿物组成，同 时具有显著的吸水膨胀和 失水收缩两种变形特性的 粘性土。
特征： 裂隙发育。
22
7.特殊土地基
分布
23
7.特殊土地基
7.4.2 影响膨胀土胀缩变形的主要因素
内在机制 矿物成分。膨胀土含大量的蒙脱石、伊利石等亲水性
18
7.特殊土地基
7.3.3 湿陷性黄土地基的勘察与评价
黄土地区的湿陷等级 • 湿陷性黄土地基的湿陷等级，应根据基底下各土 层累计的总湿陷量和计算自重湿陷量的大小按下 n 表确定。 n
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湿陷类型 zs(cm) s(cm)
地基基础处理技术第二章4冻土
第四节冻土一、冻土的分类冻土是指温度等于或低于摄氏零度、且含有冰的各类土。
根据其冻结时间和冻结状态可将冻土分成多种类型。
(一) 按冻结时间分1．季节性冻土季节性冻土是受季节性的影响，冬季冻结，夏季全部融化，呈周期性冻结、融化的土。
季节性冻土在我国的华北、西北和东北广大地区均有分布。
因其周期性的冻结、融化，对地基的稳定性影响较大。
季节性冻土根据其结构形式，又可分为：(1)整体结构：土在冻结时，土中水分有向温度低的地方移动的性能。
整体结构冻土是由于温度骤然降低，冻结较快，土中水分来不及移动即冻结，冰粒散布于±颗粒间，肉眼甚至看不见，与土粒成整体状态。
融化后土仍保持原骨架，建筑性能变化不大。
(2)层状结构：地表温度不很低，且有变化，土中水分冻结一次，融化一次，又冻结一次，则形成层状结构冻土。
这种土融化后骨架整个遭受破坏，对建筑性能影响较大。
(3)网状结构：由于地表不平，冻结时土中水分除向低温处移动外，还受地形影响，使水分向不同方向转移，而形成冰呈网状分布的冻土，这种土一般含水、含冰量较大，融化后呈软塑或流塑状态。
(4)扁豆体和楔形冰结构：由于季节性冻结和融化，土中水分向表层低温处移动，往往在冻层上限冻结成扁豆体状冰层，当冻土层向深度发展，扁豆体状冰层即夹于冻土层之中。
当岩层或土层具裂隙时，水即在裂隙中成冰楔体。
此类结构的冻土，承受荷载时易沿冰体滑动。
2．多年冻土多年冻土是指冻结状态持续多年(一般是二年或二年以上以上)不融的冻土。
多年冻土常存在地面以下一定深度，其上部接近地表部分，往往亦受季节性影响，冬冻夏融，此冬冻夏融的部分常称为季节融冻层。
因此，多年冻土地区常伴有季节性的冻结现象。
多年冻土根据其垂直构造、水平分布和冻结发展趋势，又可分为下列几种类型：(1)按垂直构造分：(a)衔接的多年冻土：冻土层中没有不冻结的活动层，冻层上限与受季节性气候影响的季节性冻结层下限相衔接。
(b)不衔接的多年冻土：冻层上限与季节性冻结层下限不衔接，中间有一层不冻结层。
地基处理—特殊土地基处理方法(地基与基础工程)
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特殊土地基处理
膨胀土的地基处理方法：一般基础埋深选 择时应考虑膨胀土的胀缩性、膨胀土层埋藏 深度和厚度以及大气影响深度等因素，基础 不宜埋置在季节性干湿变化剧烈的土层内。 一般埋深应超过大气影响深度。膨胀地区的 基础设计，应充分利用地基土的承载力，并 采用缩小基底面积、合理选择基底形式等措 施，以便增大基底压力，减少地基膨胀变形 。也可采用换土垫层，必须将膨胀土全部挖 除，采用砂、碎石、块石、煤渣、灰土等材 料作垫层，垫层的宽度应大于基础宽度，两 侧回填相同的材料。如采用深基础，宜选用 穿透膨胀土层的桩基。
膨胀土的粘粒含量很高塑性指数大于17，且多在22~35之间，其天 然含水率接近或略小于塑限，液性指数常小于零，土的压缩性低，强度 高，常被误认为是建筑性能较好的地基，但这种土的自由膨胀率一般超 过40%（红粘土除外）。因此在膨胀土地区进行建设，要对膨胀土做出 必要的判断和评价，以便采取相应的措施，从而保证房屋和构筑物的安 全和正常使用，某膨胀土地基膨胀导致的房屋开裂。
特殊土地基处理
1
特殊土地基处理
具有特殊工程性质的土类为特殊土 。各种天然形成的特殊土的地 理分布，存在着一定的分布规律，表现出一定的区域性，所以又称为 区域性特殊土。我国的特殊土主要有膨胀土、湿陷性黄土、软土、红 粘土和多年冻土等。
一、 膨胀土地基
膨胀土一般指粘粒成分主要为的亲水性矿物组成，同时具有显著 的吸水膨胀和失水收缩两种变型特征的粘性土。
我国西北地区建造在湿陷性黄土 地基上的民居，这里的房屋常常遭受 滑坡之苦，墙面每年都会出现裂缝。
4特殊Βιβλιοθήκη 地基处理由于湿陷性黄土的孔隙较大，因而破坏湿陷性黄土的大孔结构能从 根本上避免或削弱湿陷现象。常用的地基处理方法有换土（或灰土） 垫层法、重锤夯实法、强夯法、预注水处理法（如图）、化学加固法 （硅化和碱液加固）、土（灰土）桩挤密等方法，也可采用桩端进入 非湿陷性土层的桩基。
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冻土作为一种特殊类型的地基土,其强度和变形特性与其他类型土具有较大差别,我国冻土主要分布于青藏高原及大小兴安岭,东西部一些高山顶部,即高纬度、高寒地区。
冻土是在温度等于或低于零摄氏度,并且含有固态冰的土,其划分种类较多,按冻结时间长短可分为:瞬时冻土、季节冻土、多年冻土;按形成与存在的自然条件不同,又可将多年冻土分为:高纬度多年冻土、高海拔多年冻土;按与下卧土层的关系,可将季节冻土分为季节冻结层和季节融化层。
冻土是一种温度敏感性土体,在冻土区工程建设中不可避免地会遇到土层处于冻结、未冻结、正在冻结、正在融化以及已经融化等不同的状态。
即使大的物质成分和含水量等都保持不变,在冻土区的地基土也将比在融化区具有显著的可变性、复杂性。
因此在工程建设中必须加以足够重视,并设法采取预防措施,消除由于冻土变形强度弱化或冻胀、融沉所引起的各种危害。
要想在工程建设中对冻土所引起的危害加以防范,首先应该了解其工程特性。
1冻土的工程特性
冻土的工程特性主要包括其物理性质、力学性质、冻胀及融沉性。
11冻土的物理性质111总含水率
冻土的总含水率是指冻土中所有的冰的质量与骨架质量之比和未冻水的质量与土骨架质量之比的和。
112冻土的含冰量
因为冻土中含有未冻结水,所以冻土的含冰量不等于冻土融化时的含水率,衡量冻土中含冰量的指标有相对含冰量、质量含冰量和体积含冰量。
相对含冰量是冻土中冰的质量与全部水的质量之比;质量含冰量是冻土中冰的质量与冻土中土骨架质量之比;体积含冰量是冻土中冰的体积与冻土总体积之比。
12冻土的力学性质
冻土的强度与变形特性与其他类型土的最大差别在于其中冰的存在,其力学性质主要取决于其中胶结冰的性质,冰的强度随温度的降低而增加,并随冰晶的结构构造变化而变化。
此外,冰的强度还随应变速率的增大而增大,在破坏类型上表现为由塑性向脆性的转变,冰的这些性质直接导致了冻土也具有类似的特征。
冻土的强度受温度、压力、以及应变速率的改变而发生很大变化:当温度降低时,冻土的强度随之增加;当荷载作用历时延长时,颗粒间胶结冰产生塑流而具有流变性,这一特点使得冻土的瞬时强度大而长期强度小;随应变速率的加大,冻土强度增大,破坏类型表现出由塑性破坏向脆性破坏转化。
冻土的强度有别于其他类型土强度的另一突出表现是围压的影响。
在较低围压条件下,冻土的强度是随围压的升高而升高,在较高的围压条件下,随着围压的加大,冻土强度随围压的升高而降低。
13冻土的冻胀性
在季节冻土区或多年冻土区,当温度降低到土的冻结温度以下时,湿土中的水分就向正冻带迁移,并以冰的形式充填土颗粒间隙,而当土中的水冻结成冰时,体积一般会增大9%,当土中水的体积膨胀到足以引起颗粒间的相对位移时就会引起土的冻胀。
冻胀的严重性在于已冻土中由于未冻水分不断地迁移积聚,特别是当负温持续条件及有充分的水源和水的迁移通道时,冻胀会更加严重。
影响冻胀的主要因素有:土颗粒粒径大小、矿物成分、土中水分以及补给来源、冻结条件和外部荷载作用等。
一般来说,粗颗粒的土由于水分易于排出而不易产生冻胀,随着土颗粒粒径的减小冻胀性逐渐增强,但当颗粒粒径达到黏性土粒径范围(即00075mm)时,由于水分迁移量减小,冻胀量也相应减小;亲水性矿物成分含量高的土冻胀性显著增强;对于冻胀敏感性土,初始含水量大,水分补给充足的土冻胀性特别强;温度越低,未冻水含量越少,冰的相对含量增加,冻胀性就越显著;增加土体的外部附加荷载会对土体冻胀产生显著的抑制作用。
14冻土的融沉性
冻结深度或融化层厚度,一般通过勘探和实测地温方法进行直接判定。
我国多年冻土地区融化深度约3m左右,所以对多年冻土融陷性等级评价也按3m考虑,根据计算融陷量及融陷系数对冻土的融陷性分成5级。
冻土在融化过程中在无外部荷载作用下所产生的沉降,称为融化下沉或融陷,在有外部荷载作用下产生的压缩变形称为融化压缩。
2冻土地基工程的施工方法
冻土地基工程的施工方法主要包括冻土地基的工程防护及改造。
21冻土地基的防护
在我国目前由于工程实践水平有限,冻土区工程建设主要集中于冻土工程防护及改造方面,而对其利用尚未开始。
在冻土区工程建设中,冻土危害主要表现为冻胀及融化下沉,从而导致建筑物地基产生不均匀沉降,并造成建筑物破坏。
对冻土进行防治及改造的目的在于,预防冻土天然状态的改变或消除其危害产生的根源,避免冻土对工程产生危害。
防护的方法主要有:采用架空通风基础、粗颗粒土垫高地基、铺设隔垫层及各种热桩、强制循环制冷桩等。
211架空通风基础
是将建筑物通过桩、柱抬升隔离地表通过埋置通风管道或预设隔热垫层,使建筑物不能和地表直接接触,以达到冻土地基不改变其原始温度条件而得以维持其稳定性,净架空距离一般10m,该方法目前使用较为广泛。
它的优点在于:在夏季地基土层由于上部建筑物的遮阳作用而不易融化,在冬季通过寒冷空气在架空空间内的流动,可进一步冷冻地基土层。
212粗颗粒土垫高地基
在年均气温低于0的冻土地区,大多数建筑地基可采用粗颗粒(碎石、砾石)垫高地基,垫高地基超出建筑物外围至少03m,其作用:提供施工操作面,平整场地;阻止热量导出原始冻土地基,保证其冻结状态,该方法具有一定的局限性,一般不适合于采暖建筑物。
213铺设隔热层
作为隔热层的材料必须是具有一定刚度的土工织物或泡沫材料,且使用期间不吸湿(防潮性)。
如果材料在建筑使用期间出现明显的裂缝或防潮性较差,则其隔热性能将很快丧失。
通常隔热层常使用于地板,以阻止建筑物热量散入冻土地基。
214桩基础
由于桩基可隔离上层建筑与冻土的直接接触,且于其间易于设置架空空间及铺设绝热材料,因此桩基础是冻土区建筑采用相对较为广泛的基础形式。
桩的类型主要包括木桩、H型钢桩、钢管桩、混凝土预制桩及钻孔灌注桩等,承载力可由桩端或桩周冻结黏附力提供。
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热桩
热桩是一种特殊类型的桩,通过自身相转换或强制循环制冷消散土体中热量,故其能够将土体内部的温度降低,因此在改善冻土地基、防止冻土融化下沉和冻胀以及提高地基稳定性方面,都是极好的处理手段。
我国曾将热桩有效地应用于青藏铁路,在稳定性方面效果良好。
22
冻土地基的改造
冻土地基改造的宗旨主要是消除其冻胀和融沉特性,以保证工程建设的正常完成和有效运营。
221冻土地基的防冻胀措施
冻土地基防冻胀措施的实施途径是消除冻胀因素或降低其影响力。
目前采用的方法主要有以下几种:
1)换填法:换填法在冻土改良中是最为广泛采用的工程
措施,换填法即用粗砂、砾石等非或冻胀性的土体材料置换天然地基的冻胀性土,以消除或消弱天然地基的冻胀性。
对于换填材料土颗粒粒径的控制,粗颗粒土中粉、黏粒含量应控制在12%左右,一般以通过0074mm含量来控制换填料中的细颗粒含量。
同时,为增强换填防冻胀效果,采取有效的排水措施也是十分必要的。
2)物理化学法:物理化学法是利用交换阳离子及盐分对冻胀影响规律而改良冻土地基的一种
方法,其中主要包括加入一定量的可溶性无机盐的人工盐渍化,用憎水物质及聚合剂使土颗粒聚集或分散等办法,物理化学法因该法简单易行,材料来源广泛,又比较经济,是目前防治土体冻胀最有效和最有前途的一种方法。
222冻土地基的防融沉措施
对于冻土地基融沉的防治,主要是从改良土体的角度出发,包括以下两个方面:通过剥离土层或其他工业融化方法对冻土进行融、预周结。
是类似于防冻胀的工程措施,即用纯净的粗颗粒土换填富冰土或含土冰层,以直接消除或消弱土层的融沉。
此外,工程中也有采取多填方、少挖方的方针,以尽可能避免对冻土的扰动破坏。
223季节性冻土基础工程防冻胀措施目前多从减少冻胀力和改善周围冻土的冻胀性来防治冻胀。
一般采取的办法有:基础四侧换土,采用较纯净的砂、砂砾石等粗颗粒土换填基础四周冻土,填土夯实;改善基础侧表面平滑度,基础必须浇筑密实,具有平滑表面。
基础侧面在冻土范围内还可以用工业凡士林、渣油等涂刷以减少切向冻胀力;选用抗冻胀性基础改变基础断面形状,利用冻胀反力的自锚作用增加基础抗冻拔的能力。
224多年冻土地基工程的防融沉措施
一般采取的办法有换填基底土,对采用融化原则的基底上可换填碎、卵、砾石或粗砂等,换填深度可到季节融化深度或受压层深度;选择好基础形式,对融沉、强融沉土用轻型墩台,适当增大基底面积,减少压应力,或结合具体情况,加深基础埋置深度;注意隔热措施,采取保持冻结原则时施工中注意保护地表上覆盖植被,或以保温性能较好的材料铺盖地表,减少热渗入量。
施工和养护中,保证结构物周围排水通畅,防止地表水灌入基坑内。
3结束语
我国拥有幅员辽阔的冻土分布区,在世界四大冻土国家中位居第三,其中季节冻土面积514万km2,约占国土面积的54%,多年冻土占我国总面积的20%以上,占世界多年冻土总面积的10%。
尽管人类对于冻土的研究时间较短,还处于起步阶段,但对于冻土的一些基本工程特性已经掌握了一些,并且针对其工程特性在工程建设中积累了一些行之有效的处理办法。
随着人类社会的进步与发展,许多工程建筑都会涉及到冻土,人类对于冻土的研究必将会越来越深入和广泛,只有对其工程特性逐步加以了解,才能更为有效地采取预防和改造措施,从而保证工程的安全。
参考文献:
[1]曲祥民,张滨季节性冻土区水工建筑物抗冻技术[M]北京:
中国水利水电出版社,2008
[2]郭东信中国的冻土[M]兰州:甘肃教育出版社,1。