季节性冻土的冻胀力及水工建筑物防冻害措施
冻土对建筑物的危害及预防措施
浅析冻土对建筑物的危害及预防措施【摘要】冻土处理不当，易使地上建筑物产生变形。
为防止冻土对建筑物的危害，应做好预防冻胀措施。
【关键词】冻土危害预防我国辽宁东北部，气候寒冷，冬季多半时间处在零下20多度，冻土深度均在1.2米左右。
由于季节性气温变化，冬季地基土冻结后产生冻胀变形，夏季融化后产生融化下沉变形，易造成建筑物冻害，严重的甚至不能使用。
因此寒冷地区土壤的冻胀直接关系到建筑物的使用年限和结构安全。
如何解决季节性冻土地基与浅基础的问题，是我们在建筑设计与施工中面临的重要课题。
一、土壤冻胀的原理土壤中的自由水结冰时，薄膜水冰点较低尚未冻结。
在温度继续下降时，接近自由水的薄膜水逐渐变成了冰，使原来的冰晶体增大，而薄膜水更薄，吸引力有了剩余，因而产生了压力差，吸引着下部水份来补充。
细粒土中土粒周围有薄膜水，使土粒和土粒间不直接接触，薄膜水互相贯通，成了水份转移的良好通路。
0℃的水向更低温度土层移动，破坏了毛细水胀力与悬浮水柱的重量平衡，为了达到平衡又吸引下层水，水份逐渐上升冻结成冰，使水体积增大。
因而水份转移使土壤产生冻胀。
二.土壤冻胀的因素土壤冻胀与很多因素有关，主要因素是低温延续时间、土壤种类、土壤的秋季天然含水量及地下水位等情况。
1.冬季低温连续时间的长短对土壤的冻结深度有直接影响。
在土壤冻胀性相同的情况下，低温连续时间愈长则冻结深度就愈深，冻结深度愈深冻胀量亦愈大。
2.土壤种类是土壤冻胀的重要因素。
土壤愈细（如粘类土〉颗粒间接触面积愈大，给水份转移创造了有利条件，故呈现出的冻胀量亦较大。
3.基土的冻胀还取决于冬季冻结前的土壤天然含水量超过塑限的程度。
因为天然含水量超过塑限愈多，转移水份也愈多，因此基土冻胀就较大。
4.地下水位距基土的距离是基土冻胀时水份转移的补给条件。
冻结时地下水位距冻结基土之间的距离称为毛细管高度。
毛细管补充高度是判断土壤冻胀性的一个主要指标。
三、土壤冻胀对建筑物的危害1、冻胀力的危害作用于基础底面的冻胀力一般都大于土壤地耐力，有时竟达40-50吨/米2。
水工建筑物冻害分析及防治措施分析探讨
水工建筑物冻害分析及防治措施分析探讨在气候相对较冷的北方地带，冻害现象体现为较高的频率，尤其是针对水工建筑物。
水工建筑物一旦遭受了冻害，则会存在较大可能出现受冻膨胀或是其他不良现象。
从现状来看，水工建筑中的多数都设计成钢混结构，对此可以选择预制式或者现浇式的两种建筑物类型，而上述类型的水工建筑物通常都可能遭受冻害。
受到冻害带来的不良影响，水工建筑将会减损自身的综合性能，同时也不利于延长建筑物可以运行的年限。
为此针对各种类型的水工建筑物来讲，应当探析引发冻害的根源；结合建筑物出现冻害的真实状况，探求可行的防治对策。
标签：水工建筑物；冻害分析；防治措施近些年以来，城乡建筑行业的整体规模都在迅速扩大；面对新的形势，水工建筑物也逐渐受到了更多的关注。
然而在实践中，处在寒冷地带的很多水工建筑物都有可能遭受较强的冻害。
一旦出现了冻害，那么建筑物本身的结构将会遭受减损，与之相应的各种建筑构件也可能出现裂痕或是冻胀等。
究其根源，冻害现象通常来源于气温骤降、当地土质不良或者外界荷载较高等。
具体来讲，细粒土与混凝土如果具备较大的孔隙度，或者水库表层已经出现了结冰现象，那么很有可能产生冻胀，建筑物因此而承受了过高的静冰压力。
由此可见，冻害现象直接关系着水工建筑本身的安全与寿命等要素。
在防控冻害的具体实践中，应当遵照因地制宜的基本思路来实现全面推进，针对不同类型的冻害特征都要选择与之相适应的防控手段。
1冻害产生的根源从目前来看，水工建筑物如果遭受了来源于冻害的不良影响，那么很有可能减损建筑物本身的各项性能，同时也威胁到了建筑物的安全性。
在严重情况下，遭受冻害威胁的水工建筑物还可能带来人身伤害。
具体来讲，冻害产生的根本原因应当包含如下。
1.1冰冻产生的压力针对各种类型的水工建筑物來讲，与之有关的冻害成因也是各异的。
具体而言，建筑物本身如果承受了过重的冰压力，那么将会引发冻害。
冰压力包含了动态与静态的两类冰压力，在这其中，动冰压力指的是在流冰冲击下的水工建筑遭受冰冻的损伤，此种冰压力的根源在于挤压与剪切力带来的破坏。
水工建筑物冻害分析及防治措施的研究探讨
水工建筑物冻害分析及防治措施的研究探讨水工建筑中对于基础的要求是极其严格的，在基础的施工中，尤其北方地区，由于季节气温的变化，冻土就成了不可避免的问题，如何根据实际情况减少冻害损失，成了本文研究的方向，本文就水工建筑的公害分析以及相应的防治措施做了研究，希望对大家有所借鉴标签：水工建筑；冻害分析；冻害防治冻土问题是所有涉及的施工单位都很难解决的问题，目前世界上对这类问题的对策也非常的少，涉及的问题主要在冻胀和融沉这两方面，随着季节性气温的变化，施工的土都会发生冻胀和融沉的过程，而在这一过程中，地上建筑会遭到破坏，冻土上的建筑施工难以稳定其基础，就好像在冰面上盖房子一样，春天来了，天气转暖，房子就沉了。
还有很明显的例子，北方的公路，在冬天的时候，大多数都会因为冻胀而开裂。
房子也是一样，因为土壤结构的关系，其膨胀系数是不同的，因此房子的地基也会因为土壤冻胀受力不均匀而发生变形，导致墙体断裂。
一、土冻害的危害分析所谓的土冻害，就是由于季节气温的变化而引起的土壤的冻结，对建筑物带来的危害。
说到土冻害，要明确的就是土冻结的速度问题，因为土的冻结速度直接取决于冻胀量值的大小。
冻胀量值大，就说明冻结速度相对快一些；冻胀量值小，冻结速度相对慢一些。
这是因为冻胀量值大小与水分转移补给条件的好坏兮兮有关；当地下水位举例地基较为接近时，水分转移补给的条件就相对较好，这也能在一定程度上促进土冻结，使冻结速度变快，相反，则冻结速度便慢，因此，形成土冻害的最主要原因就是地下水源或者外来水源距离地基的位置如何根据实际情况减少冻害损失呢？下面来分析水工建筑物冻害防治措施：二、水工建筑物防冻技术措施2.1 防冻措施之换砂法在建筑物中为了防止建筑物的冻害，通常实用最广泛的方法就是换砂法，这种方法也是现阶段最普遍，最简单的，这种方式的施工原理就是通过换砂来消减地基土在受冻害之后的冻胀力，改变建筑基础的土层结构，以此来减小基础受冻之后的变形，挤压等。
季节性冻土区水工建筑物抗冻技术
《季节性冻土区水工建筑物抗冻技术》- 结课论文学院：水利建筑工程学院专业：水利水电工程班级：姓名：学号：2015.6.2新疆地区衬砌渠道的冻害防治技术摘要新疆寒冷地区的衬砌渠道破坏主要为冻胀破坏，衬砌渠道的抗冻性能是渠道工程设计所要考虑的重点问题。
文中阐述了衬砌渠道的冻胀机理，其主要破坏形式包括冻胀剥蚀、冻胀裂缝、冻融坍塌和冰冻破坏，并为衬砌渠道冻害防治设计对策。
正文1 冻胀破坏的主要形式和机理1．1冻胀剥蚀实际工程中，混凝土衬砌渠道的冻胀破坏十分常见。
由于混凝土衬砌渠道本身含有一定水分，这些水分在负温下冻结成冰，体积发生膨胀，当这种膨胀作用引起的应力超过混凝土自身强度时，就会产生裂缝并增大吸水性。
在第二个负温周期中，结冰膨胀破坏作用更为加剧，经过多个冻结一融化循环和应力的反复作用，最终导致混凝土衬砌渠道的冻融破坏。
轻微的冻胀破坏发生混凝土表面砂浆层剥蚀，并伴有裂缝，由于从裂缝处逐年贯入泥水，缝口处出现局部冻胀，缝宽逐年扩大，在渠道基土冻胀力作用下，将发展成冻胀裂缝。
1．2冻胀裂缝土中的水在负温下结成冰，体积膨胀，并产生冻结力。
由于渠道走向、断面上的高差以及渠道土质的不均匀，造成渠坡、渠底承受阳光的时间及辐射热不同，加上风速及散热条件、地下水补给条件不同，致使渠道基槽各部位的含水量也不同，在负温作用下，渠道基槽上各部位的冻深程度和冻胀量也就不同，使混凝土防渗层受到不均匀的冻胀力和不均匀的变位。
当局部地段混凝土衬砌的抗拉强度不足以克服不均匀的冻胀力和不均匀的变位时，将产生冻胀裂缝。
当局部地段混凝土衬砌的自重和外加的锚固力不足以克服冻胀力时，将产生混凝土防渗层的鼓起。
1．3冻融坍塌当渠道边坡基槽冰冻的土层进入融化期，表层融土中的水分可很快排出，但较深层的融土含水量很大，上有覆盖层，下仍有冰冻层。
这个夹层融土往往会沿冻融土的交界面顺坡下滑。
这个过程往往是在几个冻融周期内完成。
这样，使坡面上的混凝土防渗层在冻胀裂缝的基础上，进一步架空、错位．有的鼓起成台阶型破坏，有的鼓起滑坡、坍塌。
季节性冻土对建筑物的影响及其防治措施
季节性冻土对建筑物的影响及其防治措施摘要：我国北方地区有较长的寒冷季节，冻土分布广泛，使得冻土成为冬季建筑物施工的重要影响因素之一。
本文分析了冻土产生冻胀力的原因及其对建筑物造成的危害，并探讨了针对冻土危害的防治措施。
关键词：季节性冻土、危害、防治措施1、前言冻土是指温度在0℃以下，含有冰的各种岩石和土壤。
按照冰冻的时间长短分为季节性冻土和多年冻土。
季节性冻土是受季节影响，呈周期性冻结融化的土，并且在地面以下有一定深度，其上部往往受季节的影响，冬季冻结，春夏融化。
尚小云大剧院地处河北省南部，冬季比较寒冷，且尚小云大剧院紧邻南宫湖，呈三面环湖状，南宫湖的侧向补给水量大，地表层滞水丰富，极易在寒冷季节形成冻土。
其地基基础的施工必须考虑防冻胀问题，并做出相应的防冻措施。
2、冻土的冻胀性在寒冷地区并不是所有土类都存在冻胀，而主要是细粒土，尤其是粘性土，冻胀性最为突出。
粘性土产生冻胀的原因，不仅是由于水分冻结时体积增大1/11，更重要的是在冻结过程中，它还能把周围没有冻结区的水分吸附到冻结区(即迁移集聚)，使冻结区水分源源不断地增加，冰晶体不断扩大，形成冰夹层，土体随之逐步膨胀，一直到水源补给断绝才会停止。
显然，在冻结过程中，水分自非冻结区向冻结区迁移的原因，是与粘性土中存在结合水及其迁移的特点有关。
但是，到目前为止，其中的奥秘人们还不是很清楚的。
粗粒土的冻胀性是微不足道的；细砂土即使含水量较高，也只表现轻微的冻胀现象。
粉砂中粘粒含量很少时，结合水的冻胀危害也是很小的。
当粉砂中粘粒含量较多时，有一定的结合水膜，其冻胀性与粘性土相似。
粘性土含水量接近塑限ω，才开始冻胀，即超过塑限的那部分含水量(主要是弱结合水)才能够构成冻胀性。
3、冻土对建筑物造成的危害土壤中的水分在冰冻过程中，体积会增大，产生冻胀力迫使土粒发生相对位移，这种现象称为土的冻胀。
冻胀土到了次年的春夏，冰层会融化，体积会变小，造成地基沉陷，这种现象称为融陷。
浅析建筑物基础的冻胀及防冻技术措施
浅析建筑物基础的冻胀及防冻技术措施我国幅源广大,土地辽阔,东北、西北等地广泛分布季节性冻土，青藏高原分布多年冻土。
我省黑龙江地处祖国东北部，在这块寒冷的地区，经常遇到土体冻胀，建筑物寿命受到严重的威胁及冻害影响。
1.冻土的概念及特性凡含有水的岩石及土体，均含有一定的水份，在地基基础设计规范GBJ7-89用（W）来表示天然的含水量。
冬季当温度降低到其冻结温度时，土中的孔隙水结成冰，伴随冰体的产生，固结了土体中微细的颗粒。
各种土体中冰的离析作用，将伴随着一系列非常复杂的物理及化学变化。
以及达到受力的改变。
水分增减，孔隙深液浓度的增大和土体不均匀变形，引起应力产生应变，这是符合材料力学的虎克定律。
这就是冻土产生的根本原因。
不同的土粒比重它的孔隙比是有区别的。
粘土的透水性能较差，吸水率较高，它的冻胀力也越大。
2.土冻胀过程哈市地区按规范（GBJ7-89）规定，季节性冻土标准冻深为2.0M。
冬季期间，潮湿的土体受冻后固结，产生向上的法向应力产生冻胀。
春融季节，冻土吸收外部的热量，出现融化，引起土体沉陷。
周而复始引起土体冻胀――沉陷。
尽管季节性冻土区或者长年冻土区地质条件不一，但这种过程同样存在。
他们的性质有相似的一面也有差别的一面。
对于象哈市地区这种冻土曲线特点应是自上而下单向冻结，冻结过程比较缓慢，往往需要四－六个月的时间，即十月末直至第二年的四月份左右，哈市也把此段视为冬季施工阶段。
最大冻结期间多在一至二月份。
当春暖花开冻土层处于上下双向融化（地热作用）融化速度较迅速，仅一、二个月的时间。
3.冻土地区建筑物的破坏特征3.1桩、柱下独立钢筋砼基础寒冷地区桩，柱下独立钢砼的基础，冻害相当普遍严重。
某地区的桩埋入土中长度为6M，每年冻拨约50MM左右，据多年统计，现已拨出1000MM左右。
国家标准（GB50204-92）规定：如平均气温低于50时，不得浇水养护，在冬季施工期中，环境气温较低，这种情况下使用薄膜养生液、防水纸或塑料薄膜等封闭材料来封闭混凝土中的多余拌合水，以实现混凝土的自然养护。
浅谈水工建筑物的冻胀破坏和防治措施
坏 给建 筑 物 造 成 的 危 害 。提 出 了 防冻 害的 具 体 措 施 。
【 关键 词】 ：水工建筑物 ；冻胀 ；防治措施
１９ ９５年冬 季在水位 变动 区，发生 大范 围冻胀现象 ，砼 板沿 中隔 墙 水 平 缝 隆 起 ，高 度 一 般 ３厘 米 一 ５厘 米 ，最 大 ｌ ３厘
米 ，部 分 板 出现 水 平 裂 缝 。 ２ 、小 型涵 闸 的底 板 破 坏 ：小 型 涵 闸 底 板 厚 度 较 薄 ，一 般 都 没 有 伸 入 冻 结 深 度 以 下 ，特 别 是 基 础 下 边 为 粘 性 土 的
【 中图分类号】 Ｔ ４ ： Ｕ７
பைடு நூலகம்
【 文献标识码】 Ｂ ：
水工建筑物冻 胀破坏 的原 因非 常复 杂 ，主要与 土体 的
响 了正 常 的 运 行 ，缩 短 了工 程 的 使 用 寿 命 ，据 统 计 我 区 由 冻胀 原 因 造 成 建 筑 物 破 坏 的 占 ４ ．８ ， 比例 之 大 ，证 明 了 ２ ％ 冻 害 的严 重 性 。 水工 建 筑 物 的 基 础 形 式 及 基 础 在 冻 土 中 的 位 置 不 同 ， 所 受 到 的 冻胀 力 也 往 往 不 同 ，冻 胀 力 可 能 是 单 一 的 ，也 可 能 是 综 合 的 ，下 面 就 水 工 建 筑 物 常 见 的 冻 胀 破 坏 现 象 ，举 例分析 ： １ 、大 面 积 现 浇砼 板 产生 冻 胀 裂 缝 或 板缝 错 动 。 例一 ：多 浪 水 库 新 进 水 闸 ，闸 后 海 漫 段 右 侧 砼 护 披 ， 为 亚 砂 土 基础 ，砼 板 厚 ３ 米 ， 由 于冻 胀 不 均 匀 ，两 块 板 ０厘
浅析水工建筑物冻害的成因及防治对策
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
防冻害工 程设计 ，首先 满足常 规设 计要求 ，然后计算 和检 验建筑物 在冻土条件 下的整体 稳定性 、基础 位移量 和 结构 强度 ，以确定 是否需要 采取和 优选 防冻技 术措施 ，进 行 防冻害设计 前必须查 明该工程地 的土质 和地下水情况 ； 了解 本地气 温 ，冻胀 ，降雪 ，冻深等有 关特性 ；确定合理 的基 础埋置深 度 ；尽量减 小结构 的平 面尺寸 ，力 求结构 紧 凑 ；选 用刚度 大 ，抵抗不 均匀冻胀 能力强 的结 构 ；除按一 般方 法设计 ，使 其满足建 筑物强度 ，刚度 ，稳定 及防渗要 求外 ， 还需把各种冻胀力作为外荷载 ，进行强度 ， 稳定性 ， 变形校核 ， 若满 足不 了上述要求 ， 应考 虑综合 的抗冻措施 。 水工建筑物冻害 防治途径按建筑物类型分述如下 ： ２ ． １ 板形基础 。当板形基础不能满足抗冻胀要求 时 ，可 采取 抗冻胀 的结构措施 或工程措施 。在抗冻胀设 计 中，应 首先 考虑采用 结构措施 ，如采用一 字闸 ，筛 网消能工 ，锚 固底 板 ，反拱底 板 ，枕梁桥 等。只有 当条件不允 许或采用 结构 措施不够 经济合理 时 ，才采用 抗冻胀工 程措施 。其 工 程措施 主要有 以下几种 ： ①置换法 ， 用非冻胀 ｆ 生土置换 地基土。 ② 隔层封 闭法 ， 用 土工模把地 基土分层包 裹封 闭。③ 用压实法 或强夯法 压 密地 基。④采用 保温措施 ，分 为水层保 温和采用 保温基 础 两种 。⑤排水法 ，即设置排水设施 ， 如盲井 、暗管 、 反摅等 。 ２ ． ２桩墩类基础 。当桩墩类基础不能满足切 向冻胀力作 用下 的抗冻拔 要求时 ，可 采用抗冻 结构措施 或工程措施 。 防止 桩基冻拔 的结构措施 主要有增 加桩基人 土深度和采 用 扩 大式锚 固基 础两种 。前 者是利用 融土 的摩 阻力 ，后者 是 利用 冻胀反力 来克服切 向冻胀力 ，保持桩基 稳定。扩大 式
水工建筑物的冻害及防冻措施
水工建筑物的冻害及防冻措施摘要：对冻胀的形成与发展过程做了详细阐述，并对冻胀形成的主要原因作出分析，提出冻胀性破坏对水工建筑物的影响及其防治措施。
关键词：冻胀；冻胀系数；换填本排水渠道不畅通及干渠周围地下水位高，每年冬季停灌后，大量的渠水、地下水滞留在渠道内，使渠道内常年有30～60cm积水，部分水工建筑物周围有100cm左右积水。
冬季渠道有20cm左右厚冰层，干渠季节性冻土层厚度达60～80cm。
在干渠上修建的闸、涵、护坡等水利工程存在着不同程度的冻胀性破坏，冻胀力作用于水工建筑物的基础，轻者使基础抬起产生不均匀变形，重者使基础产生断裂导致建筑物产生严重破坏，严重影响了建筑物的正常使用和使用寿命。
本文就冻害产生的原因和防治措施做一些介绍。
1 冻胀的形成与发展过程所谓的冻胀指土在冻胀过程中土的水分(包括外界向冻结锋面迁移的水分，及孔隙中原有的部分水分)冻结成冰，形成冰层、冰透镜体、多晶体冰晶等等的冰人侵体，引起土颗粒之间相对位移，因而使土体产生不同程度的膨胀现象，严重形成冻胀，使地表冻胀高包和冰冻裂缝等现象。
从冻土分层观测结果可以看出，土体最大冻胀率出现的地方是从地表至冻层1／3～2／3处，产生的冻胀量约占总冻胀量的70 ～90% ，因而称之为主冻胀带或者强冻胀带。
土体的最大冻胀率分布在1／5～4／5最大冻结深度部位。
其中冻胀变化过程可划分为三个阶段：(1)冻胀剧烈增长阶段：冻胀量随冻结深度增加而剧烈地增长，一直可以延续到2／3～4／5的最大冻结深度。
(2)冻胀缓慢一稳定阶段：尽管冻结深度仍然继续增加，但冻胀量增加缓慢，并逐渐相持在已有的冻胀量水平，此阶段一直保持到地表土开始融化。
(3)冻胀量下降阶段：随着气温的回升，土壤开始融化，冻胀量逐渐下降，此阶段一直保持到冻胀量消失。
实践证明，土的冻结是由于土体内水分的迁移或者运动形成的。
当地下水位越高，地表的冻胀量越大，土体冻结，水分向冻结锋面迁移或者运动，以薄膜一毛细作用的迁移方式为主，也就是主要通过薄膜水和毛细水(是指处于地下水面以上的某一高度范围内，充满着土壤空隙的水体，其冰点比0℃略低，冻结时土壤的毛细管就成为地下水向冻结锋面运动的主要通道)的联合作用下完成的。
水工建筑物的冻胀破坏和防治措施
水 工 建 筑 物 发 生 冻 害 的 原 因 是 地 基 上 冻 结 界 面 处 产 生 的 冻 胀 应
冻 胀 力 也 往 往 不 同 ． 础 构 造 物 受 到 的 冻 胀 力 可 能 是 单 一 的 ， 可 力 。冻 胀 力 分 为 ： 用 于 基 础 底 面 的 法 向 冻 胀 力 、 用 于 基 础 侧 表 面 基 也 作 作
【 关键 词 】 冻胀破 坏 防 治 水 工 建筑 物
１前 言
不均 匀 性． 季路 基 冻结 后 ． 面不 均匀 的隆起 ． 油 路 面出现 裂 缝 。 冬 路 柏 化 ， 层 未 融化 的冻 土便 形 成暂 时 的 隔水 层 ． 冻 后 的路 基 表层 土 ． 下 消 象 ． 成道 路 翻浆 ． 面 破坏 。 造 路
部 分 板 出 现 水 平 裂 缝 。 由 于 冻 胀 的 不 均 匀 性 ， 有 错 动 ， 并 １ ５ｍ 均 匀 ， 板 形 基 础 本 身 及 其 上 部 结 构 受 力 而 产 生 强 度 破 坏 ． 实 际 亦 高 ～ｃ 使 在 不等 。
位 ，而 且 桩 的 冻 拔 量 将 逐 年 累 积 。 由 于 埋 人 土 中 部 分 不 断 减 少 ． 冻
拔 则逐 年加 剧 。
（ ） 形 基 础 建 筑 物 的 冻 害 破 坏 二 板
如 ： 浪 水 库 新 放 水 闸 ， 后 海 漫 段 右 侧 砼 护 坡 ， 板 下 土 壤 多 闸 砼
属 亚 砂 性 土 ． 板 厚 ３ ｅ ． 于 冻 胀 不 均 匀 性 ． 块 板 之 问 沿 分 离 缝 砼 ０ｍ 由 两
水 工 建 筑 物 中 的 水 闸 底 板 、 闸 前 铺 盖 、 闸 后 护 坦 均 属 于 板 形 基 础 。 板 形 基 础 冻 害 破 坏 原 因 是 法 向 冻 胀 力 和 切 向 冻 胀 力 对 板 形 基 础
季节性冻土对工程的影响及防范措施
季节性冻土对工程的影响及防范措施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。
冻土地区水电工程衬砌渠道及建筑物冻胀破坏的因素及防范措施
冻土地区水电工程衬砌渠道及建筑物冻胀破坏的因素及防范措施我国冬季冻土地区主要分布在西北、华北及东北地区，面积约513.7万km2，占国土面积的53.5%。
近几年来，国家加大了对冻土地区水利工程的配套、建设和治理力度，由于平均气温都在-10℃以下，最大的冻土深度在0.8～18m之间，冰冻期长达4个月之久，因此，水电工程衬砌渠道及建筑物冻胀破坏是冻土地区普遍存在的问题，经调查，其中有12%遭受严重冻胀破坏，48.6%遭受轻微冻胀破坏，严重影响了水电工程衬砌渠道及建筑物的安全和正常使用，不能充分发挥工程效益，浪费了大量人力物力。
对于这些水电工程衬砌渠道及建筑物应采取什么样的防冻胀措施才能经济、合理而有效地防止冻胀破坏是亟待解决的关键性技术问题。
一、水电工程衬砌渠道及建筑物冻胀的主要影响因素1．土粒组成冻土地区水电工程衬砌渠道及建筑物是否产生冻胀主要取决于土颗粒的大小，不同的土颗粒组成对衬砌渠道及建筑物冻胀的影响程度也不同，一般壤土地基较轻，黏土地基较重，按粒径组成可划分为非冻胀性土和冻胀性土。
非冻胀性土之所以不产生冻胀是因为土颗粒间隙大，存在网体，水易渗透，土体中无停留水，冻胀性土之所以冻胀是因为土颗粒间隙小，表面积大，不存在渗水网体，与水相互作用的能量也相对增大，使土体中的毛细水不易渗透，停留在土体中，低温下结冰膨胀而产生冻胀。
2．水土体中水份的多少是引起土体冻胀的主要因素之一，地下水位低的部位较轻，地下水位高的部位严重，地表土体中的水分主要来自降水、灌溉水和地下水的补给。
3．气温土体的冻结过程，实际上是土体中温度的变化过程，气温是水电工程衬砌渠道及建筑物产生冻胀破坏的先决条件，在冻土地区是不可抗拒的，工程建筑中防冻胀的措施是对主冻胀带边界条件下进行处理、置换，使水电工程衬砌渠道及建筑物在低温情况下不发生冻胀破坏，从而达到防冻胀的目的。
4．渠道走向和建筑物朝向渠道坡面及建筑物的朝向不同，造成渠道坡面及建筑物断面上各部位的冻胀也各有差异，一般南北走向的渠道及建筑物阴面比阳面冻胀深度大些，东西走向的渠道及建筑物阴面比阳面冻胀的深度还要更大些。
水工建筑物的冻害及防冻措施
上 体 ， 的 范 璺形 围 ，如 直 径 小
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深 。应控 制砂砾石 中的 含泥 量 及粒 径 ， 工程 实 际换 填 从 效 果来 看 ， 用干 净 的 中 、 使 粗 砂 的 卵石 为佳 ， 同时 要 有
排水 出路 。饱水 的砂 砾面也
有 轻微 冻 胀 ， 填 后 有排 水 换 出路 时 以排除 砂砾石 中 的 水 ， 强防 冻效果 。 增
切 断 周 上 体对 包 裹 体 的水 分补 给 ，增
强 丁防 冻拨 的效 果 。塑 料薄 膜 一 般 采 用
市 面销 售 的 聚 乙 烯 薄 膜 ，厚 度 为 Ｏ ０ ５ ． ｌ
～
００ 毫米 。 ．２
施 工 中 应
注 意 ：换 填 范
围大 干 受 约 束
使其损坏 。试验表 明 ，当士 内含有少 量盐 分时 ，对水泥是有 利的 ，可加 速材料 的硬 化。 当盐碱土 中氯化物含： 超过 ５￣－ ｏ ，就 ／
５
２
、、、
７
２
同 时加 深 基础 至 冻 层以 下，并扩 大 基础 底部 。墙 后最
可取 桩径 的３ 倍 ，换填 深 ～４
度应 等于或 大干 当地最 大冻
好 回填 既抗 冻 胀 又防 渗 的砂 砾 配合 土 。 刚填高 度 可较
墙 顶略低 ，一般 为墙 高的２ ３ ／ ，最高不 超过 墙外设 计水 位 。挡 土墙 的 背水 面不 宜做 成垂 直面 ，至少 做成３ 左 ％ 右 的斜 面 以减 少 冻拔 时 的切 向应 力。 回填 前 ，还应 将 墙 背面 涂 一 层沥 青 ，除 ｉ防 止 土 中盐碱 对 混凝 士侵 蚀 外 ，还 可 降低 冻拔 力 ２采 用 理结构类型 在设计 整体布 置中 ， 量缩 小 ． 合 平面尺寸 ，或 将平 面交叉改 为立体交 叉 ，以 空间结构 代
水工建筑物出现冻害的原因与防范策略
水工建筑物出现冻害的原因与防范策略中小型水工建筑物出现地基土冻胀的因素包括水分、土质和负温，下面是小编搜集整理的一篇探究水工建筑物冻害原因论文范文，欢迎阅读参考。
寒冷地区建设的水工建筑存在特别普遍的冻害现象，就黑龙*省而言，很多灌区特别是涝区，因为地基土大部分是黑*和黄*的粉质土壤，其具有较高的地下水位，土壤冻前饱含水分，一旦受冻的膨胀*较大，所以大部分中小型水工建筑存在冻害情况。
无论是砖木结构，还是钢筋混凝土结构;无论是现浇式，还是预制式的闸、涵、桥等建筑都会出现冻害。
因为冻害破坏，为工程建设、工程管理、工程效益、工程维修等环节造成严重危害。
1水工建筑物出现冻害的原因1.1冻胀力混凝土或者地基土受低温影响而冻结时，其含有的水份凝结成*，*将没有结冻的水份在冻结锋面上聚集起来形成*晶体，其体积不断增加而产生的作用力就是冻胀力，此力对建筑物有不同的作用方向，通常包括竖向、水平方向和切向的冻胀力。
冻胀力损害水工建设物，让混凝土和基础土的结构出现变化，削弱建筑物强度。
第一，竖向冻胀力。
混凝土冻胀过程中会受到地基的制约而产生作用于混凝土底面的垂直向上的力。
当基础土属于冻胀*土壤或者基础埋置深度较设计冻深少时，就会产生竖向冻胀力。
第二，水平方向冻胀力。
中小型水工建筑物基础侧面或者挡土墙后的土冻胀，在基础侧面或墙上就会出现水平作用的力，其力度大小与墙后填土冻胀的数值呈现出正比例关系。
第三，切向冻胀力。
中小型水工建筑物桥墩、物桩基础周围出现土壤冻胀情况时，因为受到基础约束而产生作用于基础侧面的向上力。
基土与基础之间存在的*结力是传逆、形成冻胀力的有效平台。
1.2*压力中小型水工建筑所具有的*压力，基本分为静*压力与动*压力两种。
动*压力就是水工建筑遭受流*冲击，会导致建筑物受到剪切、挤押等破坏。
静*压力是*层温生膨胀出现的压力，*层受到温度上升的影响而产生强烈爬坡，混凝土板被凝结于一处，由于*盖上爬而长高，导致混凝土弯曲、断裂等损害。
论水工建筑物的冻胀破坏和防治措施
论水工建筑物的冻胀破坏和防治措施摘要：在建筑工程施工过程中，水工建筑物的施工质量和使用寿命会直接受到冻胀破坏的影响，为此，针对水工建筑物的冻胀情况影响因素进行问题解决和防治措施应用能够有效实现水工建筑物施工技术的新突破。
针对近年来我国水工建筑物的冻胀破坏问题进行具体问题具体分析，希望通过物理和化学手段提出相关的防冻胀措施，控制冻胀危害的同时，增加水工建筑物的安全稳定性。
这也是对我国兴修的水利工程使用安全性的直接保证，研究水工建筑物的防冻胀问题是具有实际意义的。
关键词：水工建筑物，冻胀破坏，防治措施水工建筑物在近年来应用非常广泛，不仅在城市建设和发展中起到了关键的作用，而且在乡村振兴中兴建水利工程也经常会应用水工建筑物，为此，针对水工建筑物的施工重难点进行逐一分析，找到造成水工建筑物冻胀破坏问题的因素并提出解决措施，就能有效控制建筑物因为冻胀造成的混凝土板裂缝产生，也减少了施工过程中的渠道下滑问题的出现。
1.水工建筑物产生冻胀破坏问题的成因1.1冬季对水工建筑物结冰控制不足对于水工建筑物而言，尤其是北方冬季的早晚温差比较大，需要进行昼夜温差的监控，防止水工建筑物周边产生结冰的现象。
一旦在水工建筑物周边产生结冰问题，就会对水工建筑物地下土层产生冻胀影响，进而会影响建筑物地下的基础稳定，对水工建筑物的施工安全和使用安全都产生一定的隐患。
长此以往，在水工建筑物的施工基础中的混凝土内部的水分就会因为低温产生冻结，进而内部就会形成冻胀的作用力，进而造成混凝土表面甚至内部的基础产生裂缝。
而水工建筑物自身的受力也会出现不均匀的情况，这也会导致冻胀形成的破坏逐步加大，这也对水工建筑物的安全和寿命都造成很大的影响。
1.2有关部门对冬季建筑物土层含水量研究不足施工有关部门在水工建筑物的施工前期和养护过程中缺乏对建筑施工环境和使用环境的了解，包括温度、湿度以及土壤基础的含水量等情况，这就会导致在北方冬季昼夜温差比较大的情况下，土壤中的含水量出现冻结，水凝结成冰就会使得水工建筑物的混凝土基础内部空间增大，一旦昼夜温差减小就会使得基础内部已经凝结成冰的水分融化，混凝土本身的受力就会出现不均匀的情况。
季节性冻土对工程的影响及防范措施
季节性冻土对工程的影响及防范措施首先，季节性冻土会使土壤的力学性质发生变化，导致工程的不稳定性。
在冻融循环作用下，冰的形成和融化会引起土壤颗粒的重新排列，使土体内部的骨架结构发生变化，从而导致土壤的强度和稳定性下降。
为了减轻这种影响，可以采取以下措施：在设计和施工过程中要充分考虑季节性冻土的存在，对土体的强度和稳定性进行评估；对于容易受到季节性冻土影响的工程，采取增强土体抗冻性能的措施，如添加冻结剂、加强土壤固结等。
其次，季节性冻土还会引起地基沉降和破坏。
当土壤冻结后融化，会导致土壤体积发生变化，从而引起地基的沉降和破坏。
尤其是在不均匀冻结的情况下，不同部分的土壤受到的冻胀程度不同，会造成地基的变形和破坏。
为了预防这种情况的发生，需要采取以下的防范措施：选择较为稳定的地基，避免选用土质较差的地段；通过合理排水，减少土壤中的过剩水分；在地基中设置合适的隔热层，减缓冻土的形成和融化速度，从而减轻地基的沉降和破坏。
此外，还可以采取其他的一些防范措施来应对季节性冻土对工程的影响，例如：在设计中充分考虑季节性冻土的变化规律和影响程度，进行合理的结构设计；在施工过程中要掌握季节性冻土的影响因素，合理安排施工时间；加强监测和检测，及时发现与处理与季节性冻土相关的问题。
总之，季节性冻土对工程的影响是不可忽视的，它会对土壤力学性质的变化、地基的沉降和破坏等方面产生重要影响。
为了减轻季节性冻土对工程的不利影响，需要在设计和施工过程中充分考虑季节性冻土的存在，采取合适的防范措施，如增强土体抗冻性能、合理排水、设置隔热层等，从而确保工程的安全和稳定。
季冻区冻胀和融陷对建筑物的危害和防治
季冻区冻胀和融陷对建筑物的危害和防治吴维奇【摘要】This article talks about the mechanism of frost heave and thawing subsidence damage to buildings,then analyzed the main factors and from the replacement method,heat preservation method,water drainage and isolation method,basic form and other aspects,pointed out some dif-ferent prevention measure,so it is helpful to design and construction.%从季节性冻土区建筑物受到冻胀和融陷破坏的形成机理入手，分析了产生冻胀破坏的主要因素，并从换填法、保温法、排水隔水法、基础形式等方面，提出了不同的防止建筑物冻胀和融陷破坏的措施，对类似地区建筑设计与施工有一定的参考价值。
【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2016(042)023【总页数】2页(P77-77,78)【关键词】季节性冻土区;冻胀;融陷;防治方法【作者】吴维奇【作者单位】包头市财政性投资评审中心，内蒙古包头 014030【正文语种】中文【中图分类】TU241.99在我国东北、华北、西北等地季节冻土分布广泛，即地表土体存在着冬季冻胀、夏季融陷的现象，此过程中土体性质的变化直接影响着上部建筑物的稳定性，引起房屋裂缝、倾斜及变形现象屡见不鲜。
本文在分析产生冻融破坏的主要因素和形成机理后，提出一些防治措施，供设计和施工人员参考。
外界气体、土体中的固相土颗粒和水存在着反复进行的热交换，冬季，当外界大气温度下降时，使得土体温度达到土中水冰冻点时，存在于地表土中的自由水首先冻结成冰晶体，形成最初的冻结—融化层；当气温不断下降时，冻结融化层位置产生负压区，使得土中孔隙水或外界水源不断上升补给冰晶体，并形成多晶体、透镜体、冰夹层等，从而引起土体膨胀体积增大，地表土体发生隆起或不均匀的上升[1]，即土体发生了冻胀现象。
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季节性冻土的冻胀力及水工建筑物防冻害措施
作者：付洪光喻松柏
来源：《农民致富之友》2010年第20期
一、冻胀力的形成：
影响土的冻胀因素很多，主要是水、土、温、压因素。
其中水、土是主要因素。
土的冻胀是由于土体中含水量超过起始冻胀含水量，在负温下孔隙水部分冻结，对土骨架将产生挤压力。
如果未冻水没有向外排泄条件，土开始冻胀。
但如果能将其余未冻水挤走，以上体积增量将由孔隙中剩余空间所容纳，土体也不会产生冻胀。
如果冻胀过程中有外水补给发生了强烈的水分迁移，生成大量的冰夹层，将产生强烈的冻胀。
经观测：冰夹层的厚度大致等于冻胀量。
沿冻深分步的冰夹层基本上代表了冻胀量沿冻深的分步情况。
上层土的冻夹层厚而稀，而下层土的冰夹层薄而密。
土壤粒径、级配及温度变化，外水补给，外荷载的大小等都直接影响冻胀的程度。
当土粒的粒径为0.05～０.002mm之间，土中水分迁移剧烈，土的冻胀量比较大，这种土的吸引水分能力强。
土体中水分的迁移是靠结晶力、吸附力、毛细力、温度差和表面能差产生薄膜水移动，其中冰结晶力、毛细力和表面能差是水分迁移的主要动力。
土体冻结时，冻结面附着土颗粒的水膜被冰晶体吸薄，为了维持颗粒表面能的平衡，其他土颗粒的水膜向较薄的颗粒表面移动，为达能量的平衡，不断的移动，不断的冻结，放出潜热结晶成冰。
季节性冻土地区经过多次冻融循环，土的孔隙比是比较大的，冻结期土经过不均匀的冻胀，冻结面是一个凹凸不平的曲面，在冻层由于冻胀而上抬的过程中凹面处形成孔缝，造成负压区，迁移的水聚集到此而结晶成冰夹层。
这种冰夹层体积膨胀9％，产生了内压力，这种对基础挤压和抬起的能力称之谓冻胀力。
1、封闭式和开敞式冻胀的区别：
（1）封闭式冻胀：在没有外水补给的条件下，土体中原驻水引起的冻胀为封闭式冻胀，当土体中原驻水小于起始冻胀含水量(粘土W0=13.0)冻结时不但没有冻胀，反而产生冻缩。
表现地面出现下降，体积缩小。
当土体中原驻水大于起始冻胀含水量W0时，在没有外水补给的条件下，虽然产生冻胀，但冻胀量不大。
（2）开敞式冻胀：是除土体中有原驻水外，更主要是有外水补给，源源不断地迁移来的水聚集在冻结面处，放出潜热结晶成冰夹层，经观测冰夹层厚度约1—3cm。
产生冻胀力，严重的破坏水工建筑物。
2、地下水位的高低是土冻胀强弱的重要因素，冻前地下水位高，水分向冻结面迁移的距离短，水份迁移的快，冻胀量就大。
地下水位低，水分向冻结面迁移的距离长，水分迁移的慢，冻胀量就小，经实践证明，地下水位在冻结前根据不同土质低于冻结锋面的最小距离(见下表）时，土体有轻微的冻胀或不冻胀。
根据这个依据，设计水工建筑物基础前要先对地下水位进行测量，确定基础埋深。
而不考虑此条件一律深基础是一个很大的浪费。
例如1975年设计的东方红水库灌区一、三支渠进水闸，地下水位低于渠底2.0m，故采用浅基底板厚0.7m，下部换l.07m砂砾石，经过21年的观测没有发生冻害。
此外土的级配密度对冻胀性的影响也不可忽视。
因密度大小直接影响孔隙水含量，影响水分迁移。
当土的密度大于1.6g/cm3时地基土不会产生显著冻胀。
因此，采用提高土体密度的压实措施，可以防止地基冻胀。
二、基础冻胀的受力分析：
冻结过程中，产生等温面，等温面基本上平行于基础面。
1、基底法向冻胀力和对建筑物的破坏型式：
基底受冻胀时等温面基本上平行于基底，而产生的法向冻胀力是垂直于等温面的，即垂直于基底。
在不均匀的法向冻胀力的作用下，外荷载强度小于基底法向冻胀力的强度时，建筑物就会整体上抬。
或者在法向冻胀力作用下，基础底板中间产生负弯矩M，当超过极限值时基础开始裂纹。
在春季地基融沉时，由于基础周围边界条件的影响，基础底板靠自重不能与融化的地基土同步下沉、复位，造成下渗流量大，冲刷地基，危害建筑物的安全，这是某些中小型水闸失事的一个重要原因。
为了防止上述破坏，在修长富电站时在设计上采用了倒置盒式的基础，增大了基底的刚度，下部换砂砾石。
据30年来的观测没有发生抬起和断裂，防止了冻胀。
2、基侧法向冻胀力及对建筑物破坏型式：
基侧法向冻胀力是垂直于等温面的，以挡土墙为例，墙后的土体冻胀属于双向冻结，垂直于地面的冻胀力只能抬高墙后土体，对墙无害，但垂直墙的法向冻胀力是直接造成挡土墙断裂、位移等主要因素。
特别是翼墙拐角处，应力集中的原故，破坏更为严重。
三、水工建筑物的冻害防治措施：
(一)结构措施
1、倒置盒形及箱格形基础板
一般作用于浅基础板上的法向冻胀力很大，为增加底板抗变形能力，增加刚度，做成倒置盒型基础，并在其底部换砂砾石，右图为长富电站基础板的结构形式，用浆砌石制作的底板中间换砂，经过30多年的运用，经检查没有发生冻胀破坏。
如在底部用沥清或塑料膜隔水，效果会更好。
2、与爆破桩相结合的板型基础。
此法是用桩或柱的扩大基础来减小基底法向冻胀力。
3、深基础法。
此法需将基础每处都置于最大冻深以下，基础厚度几乎等于最大冻深，此法不经济，造价高。
4、桩、柱结构采用扩底桩法或扩大式基础，甚至可以采用锚固底梁法，但都要在冻深以下。
(二)、改变地基土的土、水、温状态：
1、换填砂砾(卵石)料，包括基础换砂和回填砂砾料，必须有排水设施能够排走砂砾料中的水。
也可改用沥青砂卵石，并夯实。
2、排水设施：无论冻胀性强的粘土还是冻胀性弱的砂砾料，设置排水后均会显著降低冻胀力。
3、保温措施：保温措施是通过减轻寒冷因素的办法削减冻胀力。
以上是自己在工作实践中的一点体会，有不当之处请予以指正。
(作者单位：152500 黑龙江省铁力市水务局)。