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资料讲解
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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。
冰冻天气对城市建设项目的影响及调整措施
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冰冻天气对城市建设项目的影响及调整措施在冰冻天气条件下,城市建设项目往往会面临各种挑战,包括施工进度延误、工程质量下降、人员安全受到威胁等问题。
针对这些影响,建设单位需要采取一系列有效的调整措施,以确保项目的顺利进行和安全完成。
下面将就冰冻天气对城市建设项目的影响以及相应的调整措施进行详细论述。
一、影响冰冻天气会对城市建设项目产生以下几方面的影响:1. 施工进度受阻:低温天气会导致土壤凝固、材料冻结等现象,使工程施工难以正常进行,从而影响工程进度。
2. 施工质量下降:冰冻天气可能导致材料质地变硬、施工条件恶劣等问题,使得工程质量无法得到有效保障。
3. 人员安全风险增加:低温结冰容易造成工程现场人员滑倒、道路交通事故等安全隐患,给施工人员的生命财产安全带来威胁。
二、调整措施针对冰冻天气对城市建设项目的影响,建设单位可以采取以下措施进行调整:1. 调整施工计划:根据天气预报及实际气温情况,合理调整施工计划,避免在极端天气条件下开展施工活动,保障工程进度。
2. 保障现场通风通畅:在建筑工地设置通风设备,保证工程现场空气流通,防止结冰现象的发生,维护施工现场的安全环境。
3. 采用保温措施:对建筑材料、设备等进行保温处理,减少材料冻结、质地硬化等问题的发生,保证工程质量。
4. 增加安全防护设施:加强施工现场的安全防护设施建设,包括设置防滑设备、标识警示牌等,降低人员安全风险。
5. 加强人员安全培训:对施工人员进行冰冻天气安全防范知识培训,提高他们的安全意识,有效应对极端天气条件下的施工风险。
通过以上调整措施的实施,可以有效应对冰冻天气对城市建设项目的影响,确保工程的顺利进行和安全完工。
同时,建设单位在项目前期应对气候条件作出科学评估,有针对性地制定施工计划和安全预案,做好各项准备工作,以应对气候变化带来的挑战,推动城市建设项目的可持续发展。
以上就是关于冰冻天气对城市建设项目的影响及调整措施的论述,希望对你有所帮助。
季节性冻土地基病害与整治策略分析
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季节性冻土地基病害与整治策略分析路基是道路的重要组成部分,它是公路的基础,其强度和稳定性直接影响到整条道路的使用效果。
因此。
提高路基的强度和稳定性是控制整个道路施工质量的关键。
这就决定了当道路穿过季节性冻土地段时,必须对路基进行必要的处理,以防止季节性冻土对路基造成危害。
一、季冻区路基病害1. 冻胀引起的破坏当冬季赴温传入地下,路基中水分(包括通过路基土中毛细管上升到路基内部的地下水及孔隙中原有的部分水分)冻结成冰,并形成冰夹层、多晶体冰晶等形式的冰侵入体,水分冰冻后体积将增加5%~10%,引起土颗粒的相对移动,使土体体积产生不同程度的扩张现象。
如果冻胀力大于基底上的荷载,路基就可能被抬起,形成冻胀丘及隆岗等一些地形外貌。
2. 融沉翻浆在季节性冻土地区水文地质条件不良地段,冬季路基土体由于冰冻作用,使其含水量增大,春季化冻时路基中水分不能及时排除,形成潮湿软弱状态(翻浆),并且土体在融化固结过程中会产生局部地面的向下运动,使路基承载能力严重下降,危害道路的使用性能,不利于道路安全、正常、舒适运行。
二、成因分析路基的病害是与气温、土质及水源条件密切相关的,主要发生在气候严寒、具有季节冻结深度的地区,其土质以细颗粒的粘性土为主,往往富含水分。
分析季节性冻土区路基病害产生的原因主要有以下几个方面1. 气温秋末初冬,形成较大的温差梯度。
由于土中薄膜水具有自高温向低温转移的特性,较大的地温差,将使深部的土中水向基床上聚集,结成扁冰体。
初冬气候温和,降温缓慢,使冻结线在基床上层滞留时间较长,造成水分向上聚集的有利条件。
春寒较长,晚春气温急剧回升,基床上部土融化较快,大量的融冻水分无法排出,又来不及蒸发,形成流塑状泥浆。
2. 水源秋末多雨,冻结前土基原始含水量大。
土层冻结具“开系统”条件,地下水位在冻层附近。
地表排水系统不畅,积水较多,或路基有道碴槽积水,向基床渗透聚集。
路基内部毛细水密布,不能及时排出。
冬季侧沟积雪较多,春融期又遇降水,造成融冻层湿度恶化。
季节性冻土路基冻胀影响因素分析及其防治措施
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季节性冻土路基冻胀影响因素分析及其防治措施摘要:路基冻胀是我国北方地区公路路基特有的破坏现象。
通过对土的冻胀机理及影响冻胀主要因素的研究,提出了防治路基冻胀的处置措施。
关键词:季节性冻土冻胀影响因素防治措施季节性冻土指地表冬季冻结而在夏季又全部融化的土。
我国北方地区温普遍较低,季节性冻土分布广泛。
路基冻胀是我国北方地区公路路基特有的破坏现象,也是该地区公路主要病害之一。
因此,了解冻胀的机理和影响因素,并寻找防治的途径是十分必要的。
由于冻胀问题比较复杂,涉及因素多,所以必须从理论上去认识和了解冰冻作用的物理力学性质,掌握和发现冰冻作用过程的规律,进而找出防治冻胀措施。
1路基土冻胀的形成机理土是由固体颗粒、液体水和气体组成的三相体。
固体土粒是土的最主要的物质成分,由无数大小不等、形状不同的矿物颗粒按照各种不同的排列方式组合在一起,构成土的骨架主体,称为“土粒”。
在土颗粒之间的空隙中,通常有液体的水溶液和气体(主要为空气)充填。
土在冻结过程中,不仅是土层中原有的水分的冻结,还有未冻结土层中水向冻结土层迁移而冻结。
所以,土的冻胀不仅仅是水结冰时体积增加的结果,更主要是水分在冻结过程中由下向上部迁移聚集再冻结的结果。
重力水和毛细水在0℃或稍低于0℃时就冻结,冻结后不再迁移;而结合水以薄膜形式存在于土粒表面,由于吸附的关系,结合水外层一般要到-1℃左右才冻结,内层甚至在-10℃也不会完全冻结。
所以当气温稍低于0℃时,重力水和毛细水都先后冻结,而结合水仍不冻结,依然从水膜厚处向薄处移动。
当含盐浓度不同时,结合水由浓度低处向高处移动,水分移动虽然缓慢,数量也不大,但是如有不断补给来源,一定时间的移动水量还是很可观的。
水的补给来源主要通过土的毛细作用,由于结合水向上移动,在温度合适时它也被冻结,这就造成冻结后的水分比冻结前的水分大量聚集。
这些水分冻结后就会形成严重的冻胀。
2路基冻胀的影响因素2.1土质对冻胀的影响土的冻胀主要是由于水分的迁移导致的水分大量积聚而引起的。
季节性冻土地区铁路路基冻害及对策分析
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季节性冻土地区铁路路基冻害及对策分析引言一直以来,冻裂、裂缝等质量危害都是冻土地区公路路基的一种质量通病,不仅大大降低了公路建设服务质量,还给后期修筑施工造成了很多的不便,致使公路无法正常运行。
因此,考虑到冻土路基的特性,进一步提高公路结构的稳定性,加强对公路路基的保温养护是非常重要的,同时相关建设单位还应该加大对节能环保型保温材料的应用,以免破坏到周围生态环境,促使道路建设的社会效益与生态效益得以充分体现。
一、季节性冻土地区铁路路基冻害部位分类(一)、表层冻害表层冻害特点是:一般隆起高度为10mm~40mm;在呼和浩特铁路局管内地区一般从11月上旬开始,最晚到12月中旬停止发展,来年4月中旬~5月上旬回落完。
表层冻害危害主要表现在:可引起路肩纵向高低变形、开裂,造成基床表层土体强度降低,从而引起道碴沉陷,导致轨道纵向高低变形;引起坡面隆起变形、开裂,导致土体强度降低。
(二)、深层冻害路基深层冻害产生的时间较晚,在冻期的后半期产生,呼和浩特铁路局管内地区一般在12月中旬以后,直到冻期末冻害才能停止。
深层冻害的产生大多是因地下水的关系,如果没有地下水,即使土质有所差异,下部呈现脱水现象,也无多少冻胀。
二、温度对季节性冻土地区铁路路基的影响通常情况下,在受到气温变化的影响下,冻土路基一般产生升温速率的主要原因体现在两个方面,一方面是冻土中参与的冰和水的相变潜热数量,另一方面则是地基土层的导热系数。
如果冻土地基中含有较高的冰量时,当温度发生变化,将会产生大量的冰水相变。
所以,含冰量高的冻土地基温度对于气温改变的感应相对迟缓。
这样一来,若是在气温胜率相同的情况下,一旦冻土地基处于剧烈相变的地区,其地基温度变化随之产生更多数量的冰水相变。
因此,这种高含冰量的冻土地基的速率不高。
相反,当冻土地基处于平稳区段时,低温发生变化,相变热量减少,此时导热系数将会成为主要影响因素,使得含冰量较高的冻土地基速率加快,同时季节性的冻土地基正是因为这一点,才会导致年平均温度急剧上升。
冻土对建筑物的危害及预防措施
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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。
浅析冻土对建筑物的危害及预防措施
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浅析冻土对建筑物的危害及预防措施冻土处理不当,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。
标签: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。
季节性冻土对建筑物的影响及其防治措施
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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。
冰冻天气工程施工
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冰冻天气工程施工随着我国经济的快速发展,基础设施建设日益增多,冬季施工已成为常态。
在冰冻天气条件下进行工程施工,不仅对施工技术提出了更高的要求,而且对施工安全、质量也带来了诸多挑战。
本文将从冰冻天气对工程施工的影响、施工准备、施工技术及安全防护等方面展开论述。
一、冰冻天气对工程施工的影响1. 材料性能变化:在冰冻天气条件下,混凝土、钢筋等建筑材料的性能会发生变化,如强度降低、粘结性减弱等,影响工程质量。
2. 施工设备影响:冰冻天气可能导致施工设备故障增多,如发动机冻结、液压系统故障等,影响施工进度。
3. 施工安全问题:冰冻天气易导致路面结冰、积雪等现象,增加施工人员伤亡风险;同时,冰冻天气下高空作业、电气设备等也容易发生安全事故。
4. 施工进度延误:冰冻天气可能导致施工进度延误,影响工程总体进度和投资效益。
二、冰冻天气工程施工准备1. 施工方案调整:针对冰冻天气特点,对施工方案进行调整,确保施工技术适应低温条件。
2. 施工材料准备:选用适合低温施工的材料,如抗冻混凝土、低温钢筋等,确保材料性能稳定。
3. 施工设备检查:对施工设备进行全面的检查和维护,确保设备在低温环境下正常运行。
4. 安全培训:加强施工人员的安全培训,提高施工人员的安全意识,掌握冰冻天气下的安全防护措施。
三、冰冻天气工程施工技术1. 混凝土施工:采用抗冻混凝土,调整混凝土配合比,提高混凝土的早期强度和耐久性;合理控制混凝土的浇筑温度,避免温度过低导致混凝土凝固困难。
2. 钢筋施工:选用低温钢筋,加强钢筋焊接工艺控制,确保焊接质量;采取措施防止钢筋冷脆,提高钢筋的抗拉强度。
3. 土方施工:采取保温措施,防止土方冻胀;合理调整土方施工顺序,避免土方开挖过程中出现冻土层。
4. 高空作业:加强高空作业的安全防护,如铺设防滑板、设置安全绳等;严格控制作业时间,避免在恶劣天气下进行高空作业。
四、冰冻天气工程施工安全防护1. 现场安全管理:加强现场安全管理,严格执行施工方案和安全操作规程;设置警示标志,提醒施工人员注意安全。
冻土危害及防治措施
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冻土危害及防治措施引言冻土是指在地表以下或地表附近由于永久冻结的土壤层。
在寒冷地区,冻土是常见的地貌现象。
然而,尽管冻土对地表有一定的保护作用,但它也带来了一系列的危害。
本文将讨论冻土的危害及相应的防治措施。
冻土危害土地沉降冻土在密度较低的地区会导致土地沉降问题。
当土壤中的冰融化时,土壤会变得湿润并且减少密度。
这种土壤减少的情况会导致地面下沉,从而影响建筑物和基础设施的稳定性。
土地沉降也可能导致地表下陷或地面裂缝的形成。
结构损坏在冻土地区,由于土壤的收缩和膨胀,建筑物和基础设施可能会受到结构损坏的威胁。
当土壤冻结时会发生体积膨胀,而当融化时又会发生体积收缩。
这种周期性的体积变化可能会导致建筑物的开裂,墙体的倾斜等问题,从而对建筑物的结构稳定性产生不利影响。
水资源受威胁冻土可以阻止水分的渗透,从而对水资源的利用产生不利影响。
在冻土地区,降雨和融雪可能无法迅速渗透到土壤中,而是以径流的形式流入河流或湖泊中。
这可能导致洪水问题,并且限制了农业和饮用水的供应。
生态系统变化冻土状况的变化对地表生态系统也产生了显著影响。
冻土的破坏可能导致根系受损,植物的生长受到限制。
此外,冻土融化还可能导致土壤中的有机碳释放,加剧全球变暖问题。
冻土防治措施密封土壤表面为了防止冻土融化,可以采取密封土壤表面的方式。
这可以通过在土壤表面铺设防水薄膜或使用特殊材料来实现。
密封土壤表面能够减少土壤中水分的渗透,从而减缓冻土融化的速度。
控制土壤温度控制土壤温度也是冻土防治的关键措施之一。
这可以通过采用保温材料覆盖土壤表面来实现。
保温材料能够减少土壤与空气之间的热传递,保持土壤的低温状态,从而延缓冻土融化的过程。
加强基础设施建设在冻土地区,建筑物和基础设施的设计和建设需要特别注意冻土的危害。
这包括选择适宜的土壤处理方法,采取加固措施等。
建筑物的基础设计也需要考虑到冻土的收缩和膨胀特性,以确保建筑物的稳定性。
水管理和调控在冻土地区,水资源管理和调控也是冻土防治的重要措施之一。
冻土的危害及预防措施有哪些内容
![冻土的危害及预防措施有哪些内容](https://img.taocdn.com/s3/m/9a2654c5e43a580216fc700abb68a98271feacd1.png)
冻土导致土壤肥 力下降:冻土层 阻碍了土壤中的 水分和养分流动, 使得土壤肥力下 降,影响农作物 的生长。
冻土造成农作物 减产:由于冻土 层的存在,农作 物根系无法正常 吸收水分和养分, 导致农作物减产。
冻土影响农业机 械化作业:冻土 层硬度较高,影 响农业机械化作 业的效率和效果, 增加了农业生产 成本。
定义:将冻土层下的 非冻土层挖出,用砂、 碎石等非冻土材料回 填至设计标高
目的:防止冻土产 生冻胀和融沉变形
适用范围:适用于 冻土层较浅或地下 水位较低的情况
实施要点:回填材料应 选用非冻土材料,回填 时应分层夯实,确保密 实度符合设计要求
添加化学物质:在土壤中添加凝固剂,使土壤凝固,减少水分流失和蒸发 调节土壤酸碱度:通过添加酸碱调节剂,调节土壤酸碱度,降低土壤冻结温度 抑制土壤氧化:通过添加抗氧化剂,抑制土壤氧化反应,降低土壤冻结温度 改善土壤结构:通过添加有机质、微生物等,改善土壤结构,提高土壤保温性能
冻土导致农业生态 环境恶化:冻土层 的存在改变了土壤 的性质和结构,使 得土壤中的微生物 和有益菌群减少, 导致农业生态环境 恶化。
冻土消融对地表植被的影响 冻土消融对土壤侵蚀的影响 冻土消融对河流的影响 冻土消融对气候的影响
增加覆盖物:在土壤表面覆盖一层稻草、树叶或塑料薄膜等,以减少热量流失
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01.
02.
03.
翻浆冒泥:冻土融化后,水分 渗入路基,导致泥浆翻冒,影 响行车
路基冻胀:冻土在低温下膨胀, 导致路基隆起,影响行车安全
路面开裂:冻土膨胀和融化导 致路面开裂,影响行导致路基变形,影响道路的稳
定性和使用寿命
建筑物地基变形:冻土在冻结和融化过程中产生地基变形,可能导致建筑物倾斜、开裂等问题。 建筑物下沉:冻土融化后,地基承载力下降,可能导致建筑物下沉。 建筑物开裂:冻土融化后,地基承载力不均匀,可能导致建筑物开裂。 建筑物倒塌:冻土融化后,地基承载力严重不足,可能导致建筑物倒塌。
季节性冻土地基对工程结构的危害
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季节性冻土地基对工程结构的危害1.季节性冻土地基变形特征冻土地基可分为间歇性冻土地基四类和多年冻土地基两大类。
季节性冻土层是春季冻结、夏季融化,每年冻融会交替一次的土层。
季节性冻土地基在冻结和融化交易过程投资过程中,常常产生冻胀和融陷,过大的冻融变形,可造成建筑物的严重破坏。
(1)地基冻胀机理地基土的冻胀,与当地气温条件、土的类别和含水量都有关。
土的冻融主要是因为土中结合冻结从未冻区向冰区转移而形成的,对于不含或少含结合水的土,冻结过程中因为没有水分没有延展,上的冻胀只是土中原有水分冻结时所产生甑的体积膨胀,可被土的骨架冷缩推升,实际上并不呈现冻胀。
碎石类土、中粗砂在天然情况下含黏土和粉土颗粒很少,通常不会导致冻胀,细砂在高水位的情况下会表现出轻微冻胀,冻胀一般只发生在黏性土和粉土地基中。
(2)冻胀作用效应基础埋置多层面超过冻结深度时,切向冻胀力T,仅仅关键作用在基础侧面(图1-4a);实践经验埋置深度比先进经验冻结深度浅时,除基础侧面上作用有切向冻胀力外,作用在基础底面上还促进作用有法向冻胀力N(图1-4b)。
如果基础上荷载F和自重G不足以平衡切向和法向冻胀力,地基冻结时,基础就会隆起;地基融化时,冻胀力会消失,基础就会沉陷。
2.地基冻融对工程危害性结构的危害工程结构因地基冻融触发的破坏现象可分为以下几种∶(1)墙体开裂地基冻融过程中会导致墙体开裂,裂缝形状可拆成斜裂缝、水平裂缝和垂直裂缝三种类型。
1)斜裂缝主要个股表现为八字形(图1-5a)和倒八字形裂缝(图1-5b),这是由于房屋四周四周冻深不同,角端冻胀比中间大,房屋两端抬起,受力状态中部沉降比两端大的房屋(图1-5a),会产生八字形裂缝。
而冻十融化时,角端沉陷较大,出现与冻胀之时相反的变形,会产生倒八字形裂缝。
2)水平裂缝常沿房屋纵向出现在平行门窗洞口上下的横断面上,这是因为冻深沿基底分布不等,冻胀力可按三角形或梯形分布,法向冻胀力的合力与基础轴线易产生偏心(图1-6);同时基础的冻胀力外大内小也会产生一个与之同向的弯矩,导致墙体在弯矩作用下会水平裂缝(图1-5c)。
冻土对工程施工影响分析
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冻土对工程施工影响分析首先,冻土对工程施工的影响主要体现在以下几个方面:1. 土壤的强度变化:冻土的存在会导致土壤的强度发生变化,通常会使土壤的强度增加。
在冬季,土壤中的水分凝结成冰,会使土壤变硬,降低了土壤的可塑性和可变形性。
这会增加挖掘和开挖的难度,需要采取更大的力量和更先进的工程机械来进行施工。
2. 土壤的渗透性变化:冻土的存在会改变土壤的渗透性,降低了土壤对水分的渗透能力。
这会导致土壤中水分的难以排泄,容易形成积水,增加了土壤的润湿性和难以工程施工。
3. 土壤的变形性:冻土时土壤中的含水量凝结成冰,土壤会有一定的体积变化,从而导致土壤的变形。
这会影响工程结构的稳定性和地基的承载力,增加了工程施工中地基处理的难度。
4. 土壤颗粒的交联:冻土中的冰,会影响土壤颗粒之间的交联作用,使土壤的粒间空隙变小,密实度增高。
这会影响土壤的润湿性和压实性,使得土壤难以工程施工。
针对冻土对工程施工的这些影响,施工单位需要采取一些措施来减少其不利影响。
首先,在进行施工前需要充分了解工程地区的气候和土壤类型,确定冻土的分布情况和对工程的影响程度。
其次,在设计工程方案时,需要考虑冻土可能带来的问题,合理设置工程参数并适当加强工程结构,以确保工程质量和安全。
另外,在施工过程中,应根据冻土的存在情况,采取相应的施工措施,如增加车辆和机械的作业强度,合理选择施工时间以避免最佳施工期。
在施工过程中,对于冻土存在的区域,需要采取以下措施来减少对施工的不利影响:1. 水利措施:在冻土地区施工时,要注意排水问题,避免水分在土壤中积聚,影响工程的施工和使用。
可以采取合理的排水措施,如设置排水管道、挖设排水沟等,保持工程现场的干燥。
2. 热工措施:对于冻土地区的工程,可以采取加热、喷洒融雪剂等热工措施,提高土壤温度,减少冻土的影响。
这可以加快土壤的融化速度,提高土壤的弹性和可塑性,便于施工。
3. 土工措施:在冻土地区的工程中,可以采取土工措施,如加深基础、提高地基承载力等,减少冻土对地基的影响。
北方寒区季节性冻土对隧道工程的影响
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北方寒区季节性冻土对隧道工程的影响摘要: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。
任务四 季节性冻土地区路基施工
![任务四 季节性冻土地区路基施工](https://img.taocdn.com/s3/m/97fa68f6ac51f01dc281e53a580216fc700a539a.png)
3)翻浆冒泥 定义:春季气温逐浙回升,路基上层的土首先融化,下 层土体尚未解冻,水分渗透不下去,在解冻层和未解冻层 之间形成自由水。自由水不能及时排出,造成土基软弱, 路基面发生鼓包、唧泥现象。翻浆冒泥导致路基下沉,路 面产生纵横裂纹。
路路基基施路工面技工术程
2. 路基冻害防治措施 (1)防止地面水、 地下水或其他水分在冻结前或冻结过 程中进人路基上部, 在易发生翻浆的地段可以在路基设计 和施工中设置隔离层,如利用土工布等。 (2)化冻时期,将聚冰层中的水分及时排除或暂时蓄积 在渗水性好的路面结构层中,设置排水沟或蓄水砂(砾)垫层 等。 (3)提高路面强度和整体性,改善土基结构。采用水稳 定性、冰冻稳定性及隔热性好的石灰土、煤渣石灰土等结 构层的措施来防治。
路路基基施路工面技工术程
2. 路堑施工
1)路床换填 (1)路床地基土的挖除、换填深度应符合设计要求。 (2)换填足够厚度的水稳性好的填料。施工应速度快, 保温措施有效。 (3)使用粗颗粒填料換填时,填料应均匀,< 0.075 mm 的颗粒含量≯5%。 (4)石灰、水泥对填料进行改性处理时,应掺拌均匀, 改性剂的剂量应要求或经试验确定。 (5)换填应分层填筑,压实度应达到规定的要求。
路路基基施路工面技工术程
3)石质挖方、零填路段不宜超挖 超挖或清除软层后的凸凹面,严禁用挖方料和未经稳定处 理的混合料回填;岩面凸出部分应凿除;超挖的坑槽及岩石 凹面可用贫混凝土浇筑,混凝土的最小厚度>80 mm。
路路基基施路工面技工术程
基底的处理:
①根据放样的高程推除积土,达到设计高程后,用压路 机碾压至设计规定的压实度标准。
②黏性土、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,保证路槽下的压实度。
冬季安全施工专项培训预防冻结土壤对道路施工的威胁
![冬季安全施工专项培训预防冻结土壤对道路施工的威胁](https://img.taocdn.com/s3/m/4ab92ebd05a1b0717fd5360cba1aa81144318fc8.png)
冬季安全施工专项培训预防冻结土壤对道路施工的威胁在冬季进行道路施工时,冻结土壤给施工带来了巨大的威胁。
为了确保施工的顺利进行,保障工人的生命安全和项目的质量,必须加强冬季安全施工培训,做好预防冻结土壤对道路施工的安全工作。
一、冻结土壤对道路施工的威胁冬季天气寒冷,地面温度下降,土壤中的水分会冻结为冰,形成冻结土壤。
冻结土壤的产生和发展会对道路施工产生直接威胁。
首先,冻结土壤的体积膨胀性会导致道路表面产生隆起或凹陷,影响道路的平整度和舒适性。
其次,冻结土壤对夯实和固结的道路层具有一定的分解和破坏作用,降低了道路的承载能力。
此外,冻结土壤的破坏性位移会引起道路基础的变形和破坏,严重影响道路的使用寿命。
二、加强冬季安全施工培训为预防冻结土壤对道路施工的威胁,必须加强冬季安全施工培训,提高工人的安全意识和技术水平。
具体来说,应该做到以下几点:1.学习冬季施工知识:培训班要重点介绍冬季施工的环境特点和影响因素,包括气温、降雪、土壤湿度等。
学员应该了解不同材料在冬季的变化规律,掌握冬季施工的安全措施和施工要点。
2.掌握道路构造和施工工艺:培训班要介绍道路的构造和施工工艺,让学员了解道路结构的原理和各个层次的作用。
学员要掌握在冬季施工中土石方、路基处理、路面铺装等关键环节的施工技术和方法。
3.学习安全措施和紧急救援知识:培训班要宣传和普及冬季安全施工的一些基本规则和安全措施,如穿戴防寒衣物、戴防滑鞋等。
学员还应该学习一些常见安全事故的处置方法和紧急救援的基本知识。
4.实地操作和模拟演练:培训班要组织学员进行实地操作和模拟演练,让他们亲身体验和掌握冬季施工的实际操作技巧。
通过模拟演练,可以提高学员的应变能力和紧急处理能力。
三、预防冻结土壤对道路施工的措施除了加强施工培训,还需结合实际采取一系列措施,预防冻结土壤对道路施工的威胁。
具体措施包括:1.科学选材:在冬季进行道路施工时,应选择寒冷条件下适应性强的材料,如耐寒性较好的水泥、沥青等。
季节性冻土对工程的影响及防范措施
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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。
冰冻天气对建筑施工的影响及安全措施
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冰冻天气对建筑施工的影响及安全措施在冰冻天气条件下,建筑施工的进行常常会受到影响,不仅施工进度受挫,同时也可能带来一些安全隐患。
因此,为了确保建筑工程的顺利进行和施工人员的安全,必须采取相应的安全措施。
接下来将从以下几个方面来探讨冰冻天气对建筑施工的影响以及相应的安全措施。
一、影响1.1 水泥凝固受阻:在极端低温下,水泥的凝固速度会受到影响,导致混凝土强度下降,从而影响建筑物的质量和稳定性。
1.2 施工材料受损:冰冻天气下,建筑材料如钢筋、木材等容易受潮、变形或者开裂,进而影响施工质量。
1.3 施工安全:冰冻天气下,地面容易出现积雪和冰冻,增加了施工人员滑倒和摔倒的风险,存在安全隐患。
二、安全措施2.1 控制施工时间:在冰冻天气下,应尽量避免在早晨和晚间进行施工,尽量选择气温较高的时段,以减少建筑材料的受损和水泥凝固时间过长的问题。
2.2 保温措施:对于已铺设的混凝土、水泥等,应采取保温措施,如覆盖绝缘材料或者加热设备,以确保温度的稳定和材料的质量。
2.3 防滑措施:在施工现场铺设防滑垫或者撒布防滑剂,加强对施工人员的安全教育,提醒他们注意脚下的情况,避免发生意外。
2.4 定期检查:在冰冻天气条件下,施工现场的安全隐患可能会增加,因此应定期检查施工现场的安全设施和施工材料,确保施工安全。
综上所述,冰冻天气对建筑施工的影响是不可避免的,但通过采取科学的安全措施可以有效减少施工中出现的问题,保障建筑工程的顺利进行和施工人员的安全。
建议在冬季施工前做好充分的准备工作,合理安排施工时间,加强安全管理意识,以应对冰冻天气带来的挑战。
冻土区土建施工的挑战与对策
![冻土区土建施工的挑战与对策](https://img.taocdn.com/s3/m/42f64b10ce84b9d528ea81c758f5f61fb636281b.png)
冻土区土建施工的挑战与对策冻土区的土建施工是一个极具挑战性的领域。
这里的土壤在一年中的大部分时间都处于冻结状态,这不仅影响了施工方法,还对材料、结构设计提出了严格要求。
面对这些挑战,项目管理者需要采取科学的对策,以确保工程的顺利进行。
冻土的特性与影响冻土,顾名思义,是土壤水分在低温条件下结冰而形成的土层。
这种土壤具有很强的物理特性,例如,冻结的土壤承载能力大幅度提升,但在解冻后,承载能力会下降至正常值以下。
这一特性直接影响到了选址、基础设计和施工工艺。
长期的冻土状态使得该区域的施工周期受限。
在冬季,由于地表温度较低,土工活动受到严重制约。
整个施工过程中的地下水位也会受到冻土层的影响,导致施工现场经验水淹的风险。
在这样的环境条件下,施工进度往往面临极大的压力。
设备与材料的选用选择合适的设备与材料是冻土区施工的重要环节。
在这一地区,建筑材料的耐寒性显得尤为重要。
常规的水泥在低温环境下可能无法得到良好的凝固效果,因此需要选用能够适应低温的特种水泥。
这些材料不仅具备低温固化的特性,而且在强度上也有所保证。
施工设备方面,通常需要对设备进行改造,以便其能够在低温下正常运作。
例如,混凝土搅拌车需要适应寒冷的气候条件,以防止混凝土在运输过程中过早凝固。
地基处理设备也需要考虑到冻土的硬度,采用专项设备进行次性破冰作业是有效的选择。
工程设计与施工方法冻土区域的工程设计需要考虑许多参数,以保证长期的使用安全。
基础通常需要设计得更加深厚,以穿透被冻结的土层,抵达承载能力更高的深层土壤。
在设计时,需要细致计算各类荷载和长期沉降的影响,以确保结构的安全与稳定。
施工方法也需根据冻土的特性进行创新。
常规的挖土、回填作业可能在冻土中遇到困难,因此应采用加热技术使土壤保持在可操作的状态。
无论是加热地基还是通过热风设备消融土壤,都是可行的方法。
设置临时加热装置可以有效推动施工进程,促使地基土层的解冻。
环境监测与管理措施在冻土区施工过程中,环境监测变得尤为重要。
三九节气的冻土对建筑的影响
![三九节气的冻土对建筑的影响](https://img.taocdn.com/s3/m/9cbfb4c1b8d528ea81c758f5f61fb7360a4c2b68.png)
三九节气的冻土对建筑的影响三九节气是冬季的最后一个节气,也是寒冷的季节高峰期之一。
在这个季节,由于气温骤降,地面的土壤开始冻结。
这个冻结的过程对建筑物的结构和基础有着重要的影响。
本文将探讨三九节气的冻土对建筑的影响,并提供相应的解决方案。
1. 冻土特性冻土是由含有一定含水量的土壤经过冷冻作用而形成的。
冻土的形成主要取决于气温和土壤的含水量。
在三九节气期间,由于气温下降,土壤中的水分会逐渐凝结并形成冻土。
2. 冻土对建筑结构的影响2.1 基础破坏:冻土的形成会导致土壤膨胀,进而对建筑物的基础造成压力。
特别是在地下水位较高的地区,冻土会对建筑物的基础造成严重的破坏,甚至导致基础下沉或倾斜。
2.2 墙体开裂:冻土的膨胀和收缩循环会对建筑墙体产生拉力,导致墙体开裂。
尤其是对于老旧建筑来说,冻土的影响可能会加剧墙体的老化和破损。
2.3 屋顶结构受损:冻土对建筑的屋顶结构也会产生不利影响。
冻土导致的土壤膨胀可能使屋顶瓦片或其他覆盖材料松动或破裂,从而降低屋顶的密封性和抗风能力。
3. 解决方案为了应对冻土对建筑的影响,以下是一些解决方案:3.1 合理设计基础:在建筑物设计过程中,应根据当地气象和土壤条件合理设计建筑物的基础。
对于地下水位较高的地区,可以采用防水基础设计来减少冻土对基础的不利影响。
3.2 加强墙体结构:针对冻土导致的墙体开裂问题,可以在墙体施工过程中添加钢筋等加固材料,增强墙体的稳定性和抗冻性能。
3.3 优化屋顶材料:为了应对冻土对屋顶结构的损害,可以选择具有良好耐寒性和抗冻融性能的屋顶材料。
例如,使用耐寒瓷瓦替代传统的瓦片,或者采用合适的防水涂料来增强屋顶的抗渗性和耐冻性。
总结:三九节气的冻土对建筑物有着重要的影响,特别是对基础、墙体和屋顶结构。
为了解决这些影响,我们可以通过合理设计基础、加强墙体结构和优化屋顶材料等措施来减少冻土对建筑的不利影响。
合理的建筑设计和维护措施将确保建筑物在寒冷季节中的稳定性和安全性。
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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。
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0.32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。
季节性冻土地区路基冻害及其防治措施路基冻害的分类根据沿线季节性冻土地区所出现的路基冻害现象,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。
局管内发生的大部分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。