浅谈冻土地基的处理方法

1 冻土地基概述
冻土是指温度等于或低于0℃,含有固态水（冰）的各类土。

冻土按其保持冻结状态的时间长短可分为3类：1.瞬时冻土，冻结时间小于1个月，一般为数天或数小时（夜间冻结），冻结深度从数毫米至数十毫米；2.季节冻土，冻结时间等于或大于1个月，冻结深度从数十毫米至1～2m，为每年冬季冻结、夏季全部融化的周期性冻土；3.多年冻土，冻结状态持续2年或2年以上。

在中国，季节冻土遍布全国，而多年冻土则主要分布在青藏高原、帕米尔及西部高山区——天山、阿尔泰山和祁连山等地区。

多年冻土地基表层常覆盖有季节冻土（或称融冻层）。

在多年冻土上建造结构物后，由于结构物传到地基中的热量改变了多年冻土的地温状态，使冻融逐渐融化而强度显著降低，压缩性明显增高，从而导致上部结构破坏或妨碍正常使用。

多年冻土与季节性冻土不同，埋藏深而厚度大，设计中很难处理，因此有必要作为特殊土地基来考虑。

2 冻土地基对结构物的影响
2.1 冻胀破坏
冻胀的外观表现是土表层不均匀地升高，冻胀变形常常可以形成冻胀丘及隆起等一些地形外貌。

当地基土的冻结线侵入到基础的埋置深度范围内时，将会引起基础产生冻胀。

当基础底面置于季节冻结线之下时，基础侧表面将受到地基土切向冻胀力的作用；当基础底面置于季节冻结线之上时，基础将受到地基土切向冻胀力及法向冻胀力的作用。

在上述冻胀力作用下，结构物基础将明显地表现出随季节而上抬和下落变化。

当这种冻融变形超过结构物所允许的变形值时，便会产生各种形式的裂缝和破坏。

2.2 融沉破坏
融沉又称热融沉陷，指冻土融化时发生的下沉现象。

它包括与外荷载无关的融化沉降和与外荷载直接相关的压密沉降。

一般是由于自然（气候转暖）或人为因素（或砍伐与焚烧树木、房屋采暖）改变了地面的温度状况，引起季节融化层深度加大，使地下冰或多年冻土层发生局部融化所造成的。

在天然情况下发生的融沉往往表现为热融凹地、热融湖沼和热融阶地等，这些都是不利于工程建筑物安全和正常运营的条件。

融沉是多年冻土地区引起结构物破坏的主要原因。

结构物基础热融沉陷主要是由于施工和运营的影响，改变了原自然条件的水热平衡状态，使多年冻土的上限下降。

具体原因可能有：施工期造成热平衡条件破坏；地面水渗入；结构物采暖散热使多年冻土融化等。

3 地基处理方法
在中国多年冻土地区，多年冻土的连续性不是很高，所以结构物的平面布置具有一定的灵活性。

通常情况下，可以尽量选择不融沉区或以粗颗粒的不融沉性土作地基，上述条件无法满足时，可利用多年冻土作为地基，但一定要考虑到土在冻结与融化两种不同状态下，其力学性质、强度指标、变形特点、热稳定性等物理力学特征相差悬殊的特点。

因此，多年冻土地基的设计，可以采取两种不同的设计原则：1.保持冻结状态；2.允许融化状态。

相应的地基处理也需从这两种设计原则为出发点，分别采取不同的方法。

3.1 按“保持冻结状态”的原则进行基地处理
以多年冻土作为地基的寒区结构物的破坏主要来自于结构物使用中对冻土地基放热而引起的冻土地基融化下沉，按“保持冻结状态”原则，不但可以克服冻土的融化下沉，还可以利用冻土材料强度高于融土的特性。

按这种原则进行的地基处理主要有以下几种方法：
（1）桩基础法。

在进行桩基础设计时，应考虑季节融化层的切向冻胀力、法向冻胀力的影响，且最好做成架空通风基础。

（2）垫层法。

为保持地基土体的冻结状态，保证多年冻土上限不下降，还可以采用卵石、砂砾石等作为垫层材料，设计足够厚度的垫层，然后在其上建造结构物。

（3）通风基础法。

通风基础包括架空通风基础和管道通风基础两种形式。

架空通风基础是指天然地面与结构物一层地板底面保持一定通风高度的下部结构。

对于大多数结构物，架空净空距离应不小于0.6m，而对于大型结构物，架空空间应适当加大。

这样，在夏季，地基土层由于上部结构物的遮阴作用不易融化，而在冬季，通过寒冷空气在架空空间内的流通，可进一步冷冻地基土层；管道通风基础是在结构物地板下用非冻胀性的砂砾料垫高，并在其中埋设通风管道（通风管道应与当地风向的主导方向一致），它可利用冬季自然通风（下转第20页） 
浅谈冻土地基的处理方法
杨锦行
（甘肃省庆阳市水利工作总站，甘肃 庆阳 745000）
［摘要］在冻土地区修建结构物，除了要满足非冻土区结构物所要满足的强度与变形条件外，还要考虑以冻土作为
结构物地基时，其强度随温度和时间而变化的情况。

所以采用什么样的防冻胀和融沉措施来保证冻土区结构物地基的稳定，是关系到冻土区工程建设成败的关键所在。

冻土基地对结构物的影响主要有冻胀和融沉两种破坏形式，因此，冻土
地基应从保持冻结和允许融化两种状态分别进行处理，以保证冻土区结构物的安全和正常使用。

［关键词］冻土地基；冻胀；融沉；处理方法
［中图分类号］TU445 ［文献标识码］A
［收稿日期］2020-02-20
［作者简介］杨锦行（1988—），男，甘肃庆城人，工程师，研究方向：水利工程规划。

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1 前言
二甲基亚砜（DMSO）又名甲基亚砜或亚硫酰基双甲烷，是一种极性很高的有机溶剂。

由于它能溶解许多有机物、无机物和高分子被称为“万能溶剂”，能治疗许多疾病被誉为“万能药”，而广泛用于晴纶纺丝、碳纤维、芳烃抽提、烯烃分离、石蜡精制、蒽精制、氟化物合成和医药生产（陈秀仁等，2000；吴方宁等，2005）。

另一方面，DMSO在生产和应用过程中会排放出大量废水，因其有机物含量高、异味浓烈、可降解性差而成为水处理领域的难点问题，也是限制DMSO健康发展的瓶颈之所在。

2 国内外相关研究进展
生物法处理DMSO废水是利用生物（微生物、动物、植物）的新陈代谢作用，将DMSO逐级降解为最简单的无机物和水等。

使用最多的是微生物处理，又可分为两类：特异性微生物降解法与普通生化降解法。

2.1 特异性微生物降解法
特异性微生物降解法是通过筛选、分离、驯化对DMSO具有专一降解的功能性微生物。

左效远等（2010）利用以DMSO 为唯一碳源和硫源的无机盐培养基，从土壤中筛选出能够在其中生长的复合菌群DSDC，并发现在接种量为5%、DMSO初始浓度为18mM、pH值为7~8、温度为30℃时，DSDC菌群对
（上接第19页）使地基土体保持冻结状态；在夏季，可将通风管道口堵塞，阻止热空气的进入，达到保温的目的。

（4）热管基础法。

热管是一种汽液两相对流循环的热导系统，它实际上是一根密封并抽真空的管，内有毛细多孔管芯或螺旋线和一定量的工作液体（又称为工质，如氨、氟利昂、丙酮等）。

热管的地面以上部分为冷凝段（由散热片组成），插入地面以下的部分为蒸发段。

当地温大于气温（蒸发段的温度高于冷凝段的温度）时，蒸发段毛细孔中的液体工质吸收热量，蒸发成汽体工质，在压差作用下，蒸汽上升至冷凝段，放出汽化潜热，再通过冷凝段的散热片散出。

同时蒸汽工质遇冷冷却成液体，在重力作用下，液体沿管壁回流至蒸发段，如此往复循环，将热量传出，吸收冷量。

上述汽液两相对流循环过程是连续的，只有当蒸发段的温度低于冷凝段的温度（如夏季）时，这种对流循环过程才停止，热管也就停止工作。

因此，热管可以将冷量有效地传递贮存于地下，又可有效地阻止热量向下传递，是一种可控制热量传递的高效热导装置，其优点是无须外加能源即可自行工作，传热有明显的方向性，冻结时间长。

因此，热管在处理多年冻土地基的稳定性方面具有很高的应用价值，在技术上和理论上都是可行的。

它不但可以降低地基土体的温度，提高冻土地基的承载力，而且可有效地防止冻胀和融化下沉。

（5）人工冻结法。

人工冻结法是将冻结管插入土体中，利用人工冷液在冻结管中循环，使土层冷冻。

冷液可以选用盐水，也可以选用液氮。

此方法的原理类似于热管，不同的一是人工制冷，二是利用自然冷能。

人工冻结法已广泛应用于凿井和基坑支护方面，其优点是可以快速地使地基回冻，从而使冻土地基保持稳定，缺点是造价偏高。

3.2 按“允许融化”的原则进行地基处理
按允许融化原则设计的结构物基础，当基底以下的稳定融化盘形成后，结构物的总沉陷变形值不能超过结构物本身所能允许的变形值。

为了满足上述要求，往往需要采取减小融化深度，进而减少融沉量的一些工程措施，如在结构物地面下设保温材料阻止热量向下传导，换填砂砾石料等。

为增强结构物结构适应变形的能力或减轻结构物的重量以减小沉降量，基础宜采用刚度大的整体式基础和轻型的上部结构。

也可采用桩基础，以最大融化盘深度之下的多年冻土作为其持力层，从而减轻融化盘范围内冻土的融沉对结构物的影响。

此外，还可通过剥离土层后其他工业融化方法对冻土进行预融、预固结，从而达到减少工后融沉量的目的。

[参考文献]
[1] 龚晓南.地基处理手册（第三版）[M].北京：中国建筑工业出版
社,2008.
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部主编.建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）[M].北京：中国建筑工业出版社,2012.
二甲基亚砜废水生物处理研究进展
李希希，张婷婷，邓思思，骆岚馨，况 力
（重庆化工职业学院，重庆 401228）
［摘要］二甲基亚砜（DMSO）是一种极性很高的有机溶剂，由于其能溶解各种有机、无机、高分子类物质，因此被称为“万能溶剂”，而广泛用于纺织、医药生产中。

DMSO废水的主要处理方法有物化法、化学法和生化法，本文通过对生化法处理 DMSO废水展开研究，分析了目前国内外对 DMSO不同生物处理方法的研究进展及取得效果，同时也探讨了生化法处理 DMSO废水在工业生产上的应用，证明生化法是一种经济可行的DMSO废水处理方法。

［关键词］二甲基亚砜；废水；生物处理
［中图分类号］X172 ［文献标识码］A
［收稿日期］2019-12-18
［基金项目］本文系重庆市教育委员会科学技术研究计划项目（编号：KJQN201904503）。

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