冻胀性土的原因分析和防治措施【全网推荐】
房屋地基土冻害分析与防治
房屋地基土冻害分析与防治摘要：地基土若出现冻害现象，会影响结构的使用寿命及正常使用。
本文详细阐述了地基土的冻害原因与防治。
关键词：地基土；冻害原因；防治地基基础施工的好坏，会直接影响建筑物的安危，如果地基的重要性被忽视，就会引起建筑物的不均匀沉降，导致建筑物出现裂缝，从而影响建筑物的使用安全。
因此，这类问题应引起注意，分析其原因，在今后的施工中应采取必要的技术措施，以避免冻害的发生。
一、地基土冻害原因分析冻土是指具有负温或零温，并且含有冰的各种土。
水分、土质和负温是地基产生冻胀的三要素。
存在于土粒矿物的晶体格架内部或参与矿物构造中的水，称为矿物内部结合水，它在比较高的温度下才能化为气态水而与土粒分离，从土的工程性质上分析可把矿物内部结合水当作矿物颗粒的一部分。
存在于土中液态水可分为结合水和自由水。
结合水是指受电子吸引力吸附于土粒表面的土中水，由于土粒表面一般带有负电荷，围绕土粒形成电场范围内的水分子和水溶液中的阳离子一起吸附在土粒表面，由土粒中的电荷与水溶液中的电荷相互作用而形成的结合水层，因相互作用力的不同又分为固定层和扩散层，固定层内的水分被称为强结合水，而扩散层内的水分被称为弱结合水。
自由水是存在于土粒表面电场影响范围以外的水，其性质和普通水一样，能传递静水压力，冰点为零摄氏度，有溶解能力。
自由水按其移动所受作用力的不同，可分为重力水和毛细水；重力水是存在于地下水位以下的透水土层中的地下水，它是在重力或压力差作用下运动的自由水，对土粒有浮力作用；毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。
土质状况是影响冻胀的又一因素。
一般情况下，岩石、碎石土、砂砾，粗砂、中砂、细砂是非冻胀性地基土，这是由于岩石中不含有结合水和自由水，形成冻胀的三要素中的水不存在；碎石土、砂砾等则属于大颗粒土因无法形成聚变冰现象，也无冻害影响。
粉砂、粉土、粘性土则按天然含水量的不同，以及地下水位的高低而分为不冻胀、弱冻胀、冻胀和强冻胀不同的类别。
基坑冻胀及防治措施研究(基本知识、破坏形式及防护措施等)
基坑冻胀及防治措施研究冻胀冻融破坏形式PART 01目录冻胀基本知识基坑侧壁挂冰分类模型试验研究现场试验冻胀防护措施研究PART 02PART 03PART 04PART 05PART 06冻胀冻融破坏形式√冻胀变形√冻胀坍塌√冻融流土PART 01冻胀变形地面裂缝→坑内←坑外→坑内←坑外冻胀变形腰梁变形开裂翻转冻胀变形喷射砼开裂冻胀坍塌冻融流土冻胀基本知识√冻胀三要素√冻胀过程PART 02冻胀三要素土质水负温冻胀三要素水水自由水重力水毛细水薄膜水吸附水（结合水）粘性土22%~50%砂土5%~10%总含水量冻胀三要素土质土质粗颗粒土细颗粒土易发生冻胀冻胀三要素负温0℃自由水结冰-4~-5℃薄膜水开始结冰-20~-30℃薄膜水大部分结冰-76℃薄膜水完全结冰-186℃吸附水结冰冻胀过程水变为冰体积膨胀1/9粘性土颗粒颗粒间的公共薄膜水未冻结区水分逐渐迁移，冻结逐渐开展，ω=80%冻结锋面冻胀过程矿物成分冻结速度起始冻胀温度外部水源补给土压力条件冻胀量冻胀力相关因素表现形式基坑侧壁挂冰分类√挂冰分类√挂冰影响PART 03基坑挂冰挂冰分类按出水点位置泄水孔挂冰分类按出水点位置锚索孔挂冰分类按出水点位置桩间及喷射砼裂缝挂冰分类按挂冰位置腰梁冰桩间冰按挂冰形态胡须状冰溜/冰瀑：上方滴水形成，较细。
挂冰分类按挂冰形态冰柱：出水点位置较低，冻冰直接抵达坑底，形成连续柱状冰。
挂冰分类按挂冰形态冰包：在出水点下方及周边形成的浑圆状冰体，依出水量大小，冰包体量也差异较大，大冰包通常会持续增长。
按挂冰形态冰排：出水点向下流淌形成的附着在桩间的面状或棱状冰。
主要风险：锚索腰梁内外部凝结冰对结构造成附加应力。
挂冰影响挂冰影响影响。
行除冰。
模型试验研究PART 04√试验模型√试验土样√试验系统√结果分析试验模型模型相似比为1:20项目基坑深度土体容重桩尺寸桩的弹模桩间距锚杆尺寸锚杆弹模长度直径间距长度直径水平间距竖直间距相似系数20120202020202020202020原型20m18kN/m325m1m2m30Gpa2m20m4cm2m4m200Gpa模型1m18kN/m3 1.25m5cm10cm 1.5Gpa10cm1m2mm10cm20cm10Gpa试验模型模拟材料50cm有机玻璃——支护桩2mmABS工程塑料细棒——锚杆自由段石英砂包裹环氧树脂——锚杆的锚固段环氧树脂丝板——腰梁、模型边界挡土板铁丝网——基坑侧壁喷射混凝土。
冻胀地基土防冻胀措施
冻胀地基土防冻胀措施
在冻胀、强冻胀、特强冻胀地基上，应采用下列防冻害措施：
1.对在地下水位以上的基础，基础侧面应回填非冻胀性的中砂或粗砂，其厚度不应小于10cm.对在地下水位以下的基础，可采用桩基础，自锚式基础(冻土层下有扩大板或扩底短桩)或采取其他有效措施。
2宜选择地势高、地下水位低、地表排水良好的建筑场地。
对低洼场地，宜在建筑四周向外一倍冻深距离范围内，使室外地坪至少高出自然地面300-500mm。
3防止雨水、地表水、生产废水、生活污水浸入建筑地基，应设置排水设施。
在山区应设截水沟或在建筑物下设置暗沟，以排走地表水和潜水流。
4在强冻胀性和特强冻胀性地基上，其基础结构应设置钢筋混凝土圈梁和基础梁，并控制上部建筑的长高比，增强房屋的整体刚度。
5当独立基础联系梁下或桩基础承台下有冻土时，应在梁或承台下留有相当于该土层冻胀量的空隙，以防止因土的冻胀将梁或承台拱裂。
6外门斗、室外台阶和散水坡等部位宜与主体结构断开，散水坡分段不宜超过1.5m，坡度不宜小于3%，其下宜填入非冻胀性材料。
7对跨年度施工的建筑，入冬前应对地基采取相应的防护措施；按采暖设计的建筑物，当冬季不能正常采暖，也应对地基采取保温措施。
西北寒区岩土工程土体冻胀灾害影响因素分析
西北寒区岩土工程土体冻胀灾害影响因素分析首先，地质因素是土体冻胀灾害的基础条件之一、冻胀灾害的发生与地质构造、地层性质以及岩石分布有关。
例如，在西北地区常见的黄土中，其颗粒结构疏松，容易受冻胀影响，因此黄土地区的冻胀灾害相对较多。
此外，地下水和地下岩体的分布也会影响土体的冻胀性质。
地下岩体分布不均匀、夹杂有断层、脆性岩层等，会引发土体的不均匀冻胀现象。
其次，水文因素是土体冻胀灾害的重要影响因素之一、地下水位变动会对土体的冻胀性质产生明显影响。
一方面，地下水位升高会导致土体结构松散并减小抗冻胀能力，增加土体冻胀变形和破坏风险。
另一方面，地下水位下降会使土体体积减小，从而产生塌陷和龟裂等问题。
因此，地下水位的变化对于土体冻胀灾害的发生具有重要影响。
第三，气候因素也是土体冻胀灾害的主要影响因素之一、西北地区气温较低，季节性温差大，冻融循环频繁，这为土体冻胀灾害的发生提供了有利条件。
高温融化和冷冻循环可以导致土壤含水率的变化，增加土体的膨胀性。
此外，降雪和降水也会对土壤湿度产生影响，进而影响土体的冻胀性质。
第四，土体性质是土体冻胀灾害的内在因素。
不同类型的土体具有不同的冻胀性质。
黏性土由于含水导致颗粒之间的粘结，并且具有较大的压缩性，因此其耐受冻胀能力较差。
而砂质土具有较好的排水性能，能较好地抵抗冻胀变形。
此外，土体中的砂、黏土含量以及黏性土的粒度分布也会影响土体的冻胀性质。
最后，人类活动也是影响土体冻胀灾害的重要因素之一、包括基础建设、采矿、抽水等活动都会改变原有的地下水位和水文环境，进而影响土体的冻胀性质。
人类活动还会改变土体的物理结构，并引发土体冻胀灾害，如填筑土方、挖掘地下室等。
综上所述，西北寒区岩土工程土体冻胀灾害受地质、水文、气候、土体性质及人类活动等因素的综合影响。
为了减少冻胀灾害的发生，需要在岩土工程设计中充分考虑这些因素，采取相应的防治措施，如合理选择施工技术、合理控制地下水位、加强监测预警等，以确保岩土工程的安全可靠性。
土的冻胀原理
土的冻胀原理土的冻胀是指土壤在冻结和融化过程中因含水量的变化而引起的体积变化现象。
在寒冷地区，土壤的冻胀现象对建筑物和基础设施造成了严重的影响，因此了解土的冻胀原理对工程建设具有重要意义。
土的冻胀原理可以从土壤的物理性质和水的冻结特性两个方面来进行解释。
首先，土壤的物理性质对冻胀起着重要作用。
土壤是由颗粒、孔隙和水分组成的多孔介质，其中水分的存在对土壤的冻胀起着至关重要的作用。
当土壤中的水分被冻结成冰时，其体积会发生膨胀，这是由于冰的密度比水小，因此在冻结过程中水分会占据更大的体积。
而土壤颗粒之间的孔隙空间则会被冻结的水填满，导致土壤整体的体积增大。
这种体积变化会导致土壤产生应力，从而引起土体的变形和破坏。
其次，水的冻结特性也是土的冻胀原理的重要组成部分。
水的密度在冰的温度下会发生变化，当水温降至0摄氏度以下时，水的密度会逐渐减小，直到冻结成冰。
在冰的温度下，水的密度变小，因此冰的体积比水大。
这也是为什么在冰箱中冻结的水会导致水瓶破裂的原因。
同样地，土壤中的水分在冻结成冰后也会导致土壤体积的增大，从而引起土的冻胀现象。
除了土壤的物理性质和水的冻结特性外，气温的变化也是引起土的冻胀的重要因素。
在寒冷地区，气温的周期性变化会导致土壤中的水分在冻结和融化之间发生循环变化，从而引起土的冻胀和融化。
尤其是在春季气温回升时，土壤中的冰开始融化，释放出大量的水分，这会导致土壤的体积急剧减小，从而引起土体的松动和沉降。
综上所述，土的冻胀是由土壤的物理性质、水的冻结特性和气温的变化共同作用所引起的。
了解土的冻胀原理有助于工程建设中对土壤的合理处理和基础设施的设计，从而减少土的冻胀对建筑物和基础设施所造成的损害。
因此，在工程建设中需要充分考虑土的冻胀原理，并采取相应的措施来减少土的冻胀对工程建设的影响。
甘州区盈科干渠工程冻胀破坏的原因及防治措施
冻胀地段采用拆除 、 置换等措施 ， 而对轻微冻胀 、 一般冻 胀段采取在老渠上套建新渠 、 抬高渠底高程的措施 ， 渠底
“ 渠基换填措施” 的规定 ， 经计算工程冻胀量为 ９ ７ ｍ 超 ．ｃ ， ８ 过混凝土砌体的允许冻胀量指标 ，采用砂砾垫层料换填
措施 ， 换填厚度 ： 阳坡 ５ｃ ， ０ ｍ 渠底 ８ ｅ 阴坡 １５ｍ。 ０ｍ， １ｃ 换填 的砂砾垫层料选用质地坚硬、 新鲜 ， 没有风化剥落的天然
砂砾 石 ， 粒径 范 围为 ５ ６ｍ 粒 径小 于 ０１ ｍ 的颗粒 含 ￣０ ｍ， ． ｍ
级配最佳配合比作为施工混凝土配合 比，每立方米混凝
土 中 ：水 泥 用 量 ２ ６ ｇ５ ２ ｒ 石 ５０ ｇ２ ～ ０ ｍ 石 ４ ｋ ，～ ０ ｍ ａ ５ｋ ，０ ４ ｒ ａ
突击施工， 垫层 、 砌石均存在质量不合格 问题 。 ３ 灌水方式缺乏科学性 ． ２
一
１２ｋ ， ６ ４ｇ砂率 ２ ％）水 １５ｇ 水泥采用普通 硅 １５ ｇ砂 ５ｋ （ ８ ， ３ｋ； 酸盐水泥 。防渗层采用等厚板 ，渠底厚 ０１ｍ，渠坡 厚 ． ５
３５ 灌溉 回归水不能及时排出 ．
因 干 渠 渠 床 中地 层 岩性 颗 粒 细 小 ，砂 壤 土 、轻 壤
土 、 质壤土渗透 系数小 ， 粉 仅为 ０１ ０２ ／ ， 干渠南 ．～ ． 天 故 ｍ 岸耕地 回归水不 能及 时下渗至粗 颗粒地 层或排走 ， 在
临界值 ，且垫层石厚度在 ０２ ０３ ． ． ～ ｍ之间 ，远达不 到规 范 的要求 。故在灌溉水人渗和渠水 渗漏至垫层石后不 能及时排走 ， 导致垫层石饱和 ， 在气 温下降后产生冻胀
公路冻胀产生的原因及防治措施
公路冻胀产生的原因及防治措施建国以来，我国的公路运输发展迅速，冻胀问题是我国冻土地区公路主要病害之一。
笔者针对公路冻胀，分析冻胀形成的原因及其影响因素，提出了具体的防治措施，以期为此类公路灾害的处治及预防提供参考。
标签公路冻胀；原因；防治措施引言:冻土一般是指温度在0度及0度以下，并含有冰的各种岩类和土壤。
通常按土处于冻结状态的持续时间来划分冻土。
冻结状态的持续时间从几小时到几昼夜为短期冻土；不到一年为季节性冻土；两年及两年以上为多年冻土。
我国是世界上多年冻土分布面积的第三大国。
多年冻土及季节冻土区分布面积分别占全国面积的21.5%和53.5%。
冻胀作为我国冻土地区公路的主要病害之一，其预防和治理对于公路建设至关重要。
1 公路冻胀产生的原因公路冻胀是指在冰冻季节大气温度降至负温，路基温度随之降低，当路基温度低于路基水含量的冻结温度时，路基中的自由水首先冻结成冰晶体。
在路基自由水冻结的过程中，因路基温度、荷载压力、含水量等平衡态遭到破坏，路基温度较低处的水汽弹性较小，土骨架的吸附力和冰晶的结晶力较大，水膜中的水分子的活动性较低，这样就在沿着冷源方向上出现各种作用力的梯度，促使水分从未冻结区向冻结锋面方向迁移、积聚，并冻结成冰，体积膨胀，从而产生冻胀，造成路面不平或产生裂缝。
2 影响因素2.1 水路基中水分含量是形成冻胀的最重要的因素之一，如果只是温度降低而土基中没有合适的水分含量，是不能形成冻胀的。
路基中的水有三种形态，即气态、液态和固态。
冻胀过程其实质就是随着温度的降低，水在路基中迁移并伴随着气态和液态转化为固态体积膨胀的物理变化过程。
大气降水、路基表面积水、地下水及路基内水分的毛细扩张都会增加路基水含量，从而促使冻胀的形成。
2.2 温度冻胀形成的另一重要因素是温度，如果没有负温作用，只具备水、土质、荷载等其它因素，是不可能形成冻胀的，如在东南湿热区公路路基中水分充足但没有负温的作用是不能形成冻胀的。
简析防治路基冻胀翻浆的措施
简析防治路基冻胀翻浆的措施冻胀与翻浆是季节性冻土与多年冻土地区所特有的两种公路病害，通过对已建成通车公路的多年观察发现，冻胀与翻浆两种病害占有很大比例，严重影响道路的通行能力和使用效果，不仅严重影响了行车的安全、车速、舒适度和人们对高速公路的总体评价，同时也影响了运行车辆的使用寿命。
因此在路基路面设计中对易引起这两种病害的路段，应引起足够的重视，采取行之有效的方法，杜绝此类病害的发生，保证公路的使用效果。
1 冻胀与翻浆的产生为了降低冻胀与翻浆对道路造成的危害，从冻胀翻浆的产生原因入手，主要有以下几点：1）道路勘测设计时路基填土偏低。
公路路基翻浆大多数发生在水文、地质条件较差路段，路基高度过低、边沟积水或地下水极易侵入路基、路面。
2）筑路材料水稳性差，冻胀性强，压实强度不够。
翻浆路段路基填筑材料均为水稳性差，冻胀性强的粉性土，粉性土具有透水性大，毛细水上升高，用该土填筑的路基，在压实度不足的情况下，水分迁移加快，春融后公路承载能力由于土中水分增多而急剧下降，路面中含水量超过塑限，承载力降低，在车辆荷载作用下，造成路面翻浆破坏。
3）在雨季施工的过程中，筑路材料的含水量控制不严格，路基填土过湿，致使雨季施工段土体内含水量过高，该路段在日后的行车荷载作用下，易出现松散和冒泥现象，就是造成路基翻浆破坏。
2影响冻胀与翻浆的因素通过分析冻胀与翻浆发育的过程，冻胀翻浆的影响因素基本一致，都是由温度、水、土、路面和行车荷载的共同作用。
在所有影响因素中，温度、荷载、土颗粒和土中水共同作用是造成道路冻胀的主要因素，而行车荷载是影响翻浆的主要因素，因为道路翻浆是通过行车荷载的作用最后形成和暴露出来的。
2.1 土的粒度组成对于土的粒度组成，当粗粒土中无粉粘粒充填情况下，粒径较大，表面积较小，冻胀性最弱；当粗粒土中的粉粘粒含量增大时，粒径变小，土粒与水相互作用增强，土体渗透性减小，此时冻胀性最强；当粗粒土含量减少，粉粘粒含量增大到占主要组成时，土颗粒于土中谁的作用很强，但因为土壤渗透性骤减，使水分迁移的通道减少，影响到冻结时水分向冻结源迁移聚集，冻胀性反而降低。
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【学员问题】冻胀性土的原因分析和防治措施？
【解答】1.现象
土在冻结状态时，有较高的承载力和较小的压缩性，甚至无压缩性，但冻融后承
载力大大减弱，压缩性增高，产生大量融沉，对地基的稳定性影响很大，常造成建
筑物裂缝、倾斜、倒塌。
2.原因分析
在寒冷地区，当温度等于或低于0℃时，含有水的土，其孔隙中水结成冰使土体
积产生膨胀；当气温升高，冰融化后体积缩小而下沉，由于融化、冻胀深浅不一，
导致建筑物不均匀下沉造成裂缝、倾斜甚至倒塌。这种冻胀融沉与土的颗粒大小和
含水量有关，土颗粒愈粗，含水量愈小，冻胀融沉就愈小（如砂类土基本不冻
胀），反之就愈大如粉砂粘性土）。冻土按冻结状态又分季节性冻土和永冻土两类，
前者有周期性的冻结融化过程，后者冻结状态持续多年或永久不融。
3.预防措施
（1）地基宜选在干燥较平绥的高阶地上，或地下水位低、土冻胀性较小的建筑
场地上。尽量避开地下水发育地段（如有地面水流、地形低、易积水处）。
（2）基础宜深埋于季节影响层以下的永冻土或不冻胀土层上。
（3）加强结构刚度，或采用独立基础、桩基或砂垫层等措施，尽量减少冻胀融
沉的不均匀变形。
（4）水是冻胀祸根，又是融化热源。在施工和使用期间应做好建筑物的散水、
排水、截水设施，防止雨水、地表水、生产废水和生活污水侵入地基。在山区应做
好截水沟，或在房屋和构筑物下设置暗沟，以排走地表水和潜水流，避免基础堵水
而造成冻
（5）基础梁下有冻胀性土时，应在梁下填以炉渣等松散材料，并留5～15cm空
隙，以防止因土冻胀将基础梁拱裂。室外台阶、散水坡宜与主体结构断开，散以非
冻胀性材料。
（6）对冬期开挖的工程，要随挖、随砌，随回填土，严防地基受前不能交付正
常使用的工程，应对地基采取相应的过冬保温措施。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时
沟通、指正。
结语：借用拿破仑的一句名言：播下一个行动，你将收获一种习惯；播下一种习
惯，你将收获一种性格；播下一种性格，你将收获一种命运。 事实表明，习惯左右
了成败，习惯改变人的一生。在现实生活中，大多数的人，对学习很难做到学而不
厌，学习不是一朝一夕的事，需要坚持。希望大家坚持到底，现在需要沉淀下来，
相信将来会有更多更大的发展前景。