浅谈季节冻土区冻土冻胀原理

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张鑫鹏—冻土地区冻胀的原因分析及解决措施.doc

冻土地区冻胀的原因分析及解决措施土建室张鑫鹏2019-10-161 成因分析 (1)1.1 水结冰后膨胀 (1)1.2 毛细现象和冰晶体的形成 (1)2 影响冻胀的因素 (3)2.1 土质对冻胀的影响 (3)2.2 土中水分对冻胀的影响 (3)2.3 温度对冻胀的影响 (4)3 冻胀的破坏影响 (4)4 应对的解决措施 (5)4.1 置换法 (6)4.2 隔温法 (7)4.3 隔水法 (8)4.4 稳定土处理法 (8)5 结束语 (9)参考文献 (9)冻土地区冻胀的原因分析及解决措施张鑫鹏摘要：冻土地区路基的病害及其相应的防治措施一直是困扰工程的难题。

如冻胀、融沉等。

**处于北方严寒地区，在道路铺设，和基础设置等方面，受到冻胀的影响很大，往往为了解决冻胀问题花费更大精力和投资，并且存在特殊地质条件和投资控制等因素影响，有些项目无法完全避免冻胀的产生和影响，处理不当会给日后使用带来很大影响，根据冻胀原理和多年的经验教训，本文着重分析冻胀的起因和处理措施等，希望能为今后设计和施工带来更多帮助和解决思路。

关键词：冻土地区；冻胀；成因；解决措施1成因分析1.1水结冰后膨胀我们知道，水在摄氏零度结冰，体积比原体积大十分之一，水结冰的过程中体积增大，产生占位空间，挤动了其它物体，作用在其它物体上的力就是冻胀力。

这种单独的原位冻胀造成破坏力相对较小。

1.2毛细现象和冰晶体的形成土体的冻胀分为原位冻胀和分凝冻胀两种。

而对工程中破坏巨大的是由于外界水分迁移补给形成的分凝冻胀，是由毛细现象和冰晶体共同作用形成的。

毛细现象是指土中水在表面张力作用下，沿着孔隙向上及其他方向移动的现象。

在形成毛细通道时就构成毛细水的上升。

当冰冻季节冻结时，土中水分向冻结区迁移并积聚，土颗粒孔隙中的自由水在0℃以下时，自由水首先冻结成冰晶体。

随着**温的继续下降，周围未冻结区土中的水分会向表层冻结冰晶体迁移积聚，使冻结区土层中水分逐渐增大，冻结后的冰晶体也不断增大，只要冻结区周围还存在着水源，并且还存在适当的水源补给通道即毛细通道，能够源源不断地补充给冰冻体所需的水分，在这一不平衡的引力不间断地作用下，未冰冻区的水分不断地向冰冻区迁移积聚，使冰晶体不断扩大，在土层中形成冰夹层，土层在冰夹层作用下体积会发生膨胀，也就是冻胀。

土的冻胀原理

土的冻胀原理土的冻胀是指土壤在受到冻结作用后，由于水的结冰膨胀而引起的土体体积变化现象。

这种现象在寒冷地区尤为常见，对建筑物、道路和其他基础设施都有着重要的影响。

土的冻胀原理是一个复杂的过程，涉及到土壤的物理特性和水的结冰膨胀特性。

首先，土壤中的水分是土的冻胀过程中的关键因素。

当土壤中的水分遇到低温时，水分会逐渐结冰，形成冰晶。

由于水的密度在冰的状态下比在液态状态下要大，因此当水分结冰时，会引起土体体积的膨胀。

这种体积膨胀会导致土壤颗粒之间的间隙变大，从而使土壤整体体积增大。

其次，土壤的孔隙结构也对冻胀起着重要作用。

土壤中存在着不同大小的孔隙，这些孔隙可以容纳水分。

当水分在孔隙中结冰时，由于冰晶的形成，会使孔隙的大小发生变化，从而引起土体的体积变化。

特别是在多孔隙结构的土壤中，冻胀效应会更加显著。

另外，土壤的含水量也会影响土的冻胀效应。

含水量越高的土壤，其在受到冻结作用后的冻胀效应也会越明显。

这是因为水分的结冰膨胀对土壤体积的影响是与土壤中水分的含量成正比的。

此外，土壤的颗粒结构和颗粒间的粘结力也会对土的冻胀效应产生影响。

颗粒结构松散的土壤，其在受到冻结作用后的冻胀效应会更加显著。

而颗粒间粘结力较大的土壤，其冻胀效应相对较小。

总的来说，土的冻胀是一个由多种因素共同作用而产生的现象。

在实际工程中，我们需要充分了解土的冻胀原理，合理设计和施工，以减小土的冻胀对工程结构的影响。

同时，科学合理地利用土的冻胀效应，也可以为某些工程提供一定的帮助，如土壤改良、地基加固等方面。

综上所述，土的冻胀是一个复杂的物理现象，其影响因素多种多样。

只有充分了解土的冻胀原理，才能更好地应对其对工程结构的影响，从而保障工程的安全和可靠性。

季节性冻土的冻胀力及水工建筑物防冻害措施

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。

季节性冻土路基的冻胀机理及其防治措施

力学观点，建立冻胀土体的“ 模型单元 ” ［５］，按照是否
被冻结以及是否具有稳定温度场及水分场把季节性
冻土划分为冻结区和未冻区，同时按照水分迁移的
活跃程度把冻结区划分为已冻土和冻结缘，已冻土
及土中孔隙被填充等微观活动，同时也存在复杂的物理化学过程，直到另一个平衡态的建立，冻胀便减
弱至停止，如果外部环境再次发生变化，冻胀便继续
进行，周而复始。为了详尽地表述冻胀的微观过程，现借鉴冻土
作者简介：江涛（１９８５一），男，助理工程师，毕业于浙江大学岩土工程专业，工学币士，研究方向为铁路路基设计。
江涛
（中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安７１００土地区修建高铁时，往往面临路基冻胀问题，现针对我国在季节性冻土地区高铁设计中存
在的冻胀问题，梳理了季节性冻土路基冻胀机理，分析了影响路基冻胀的主要因素，在此基础上，对季节性冻土路
第一条高寒地区高速铁路哈大高铁的设计和建设为例，在缺乏其他国家类似建设经验的情况下，研究人员对路基结构、填料、防排水措施等环节进行了较为
深入的研究，总结了一套较为全面的季节性冻土治理措施，推动了我国在相关领域的研究深度。哈大

季冻区道路冻胀、融沉机理分析及防治现状

季冻区道路冻胀、融沉机理分析及防治现状摘要：对东北地区季节性冻土的冻胀、融沉机理进行深入分析，通过毛细理论、水分迁移理论得出冻胀、融沉过程的影响因素，得出季冻区冻胀融沉的主要影响因素是土质、含水量以及温度，并据此提出具体的防治措施，为相关研究提供借鉴经验。

关键词：季节性冻土；冻胀；融沉；防治0 前言中国是受冻胀危害比较严重的国家之一，主要分布在大兴安岭、小兴安岭等东北地区以及青藏高原等西部高山区域，季节性冻土面积占我国国土总面积的53.5%[1]，位于季节性冻土地区的公路面临着冬季冻胀、春季回暖融沉的问题，这是导致寒冷地区各种道路病害的主要原因[2]。

因此，针对冻土地区的冻胀、融沉过程的深入研究分析逐渐受到更多的重视且势在必行。

1 冻胀和融沉机理分析1.1 冻胀季冻区道路冻胀，主要指的是路基土体的冻胀。

由于大气负温的作用，土体中的水分冻结成冰，土体发生水分迁移，路基土随着温度降低的方向形成冰晶体，导致土体的体积增大膨胀[3]。

由于路基土体中的含水量和密实度在不同季节、不同气候条件下发生的不均匀改变，加之道路周边复杂的地理环境的相互影响，直接导致路基土的冻胀变形的不均匀性[4]。

因此，路面在受到不均匀的冻胀力的影响下，内部发生拉应力效应。

1.2 融沉春季气温上升，土中冰晶体融化之后，土颗粒之间的胶结程度降低，摩擦力减小[5]。

在其自重应力的作用下，土颗粒之间的空隙逐渐被压缩，土体的体积减小。

路基开始融化，导致路面下地基土较两侧的路肩土的融化速度快，造成路基的凹形冻土核残留，土层上部已经融化的水分在融化区域内无法排出，进而造成翻浆。

2 冻胀和融沉影响因素分析2.1 冻胀影响因素季冻区路面易出现冬季低温冻胀、春季回暖融沉的问题，给道路造成不同程度的破坏，包括鼓包、开裂、路基不均匀沉降等。

而道路冻胀主要受到路基的影响，由于各路基土体的土质、压实度、含水量的不同，导致路面受到不均匀冻胀力的作用影响[6]。

季节性冻土路基冻胀影响因素分析及其防治措施

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。

青海地区季节性冻土冻胀机理

叼＝０（Ｗ—ｗｐ）（４）
其中，田为冻胀率，％；Ｗ为冻土层内冻前平均含水量，％；
％；ｎ为系数。失，冰的压力快速下降到约束压力的水平，孔隙正应力在数值上等为起始冻胀含水量，式（４）中系数０的选取不一，有０．３，０．６７，０．８等不同的选择于水压力Ｐ和冰压力Ｐ的加权平均值，上述理论可用式（１）表示：
２冻胀的影响因素
２．１含水量
很多相关资料表明，超出起始冻胀含水量的水分影响冻胀的
表示：
注：不是土中所有水分）。冻胀与含水量的关系可用式（４）土体内多孔基质的几何作用，故有冰透镜体出现。具体该镜体是发生（当ｏｒ＞ｐｏ时，为约束压力。土骨架被挤开，冰透镜体形成。原来孔隙中水的负压迅速消
０引言
位于青海省橡皮山一带的冻土是研究高海拔季节性冻土工上表面是镜体锋面和冰冻锋面。路基内发生冻胀作用的位置正土体被抽吸力梯度作用后，冻结边缘区没有程的理想试验场地。橡皮山黑马河观测站是青海省交通科学研是冻结边缘区以内，随之被冻结。究所的一个观测站，主要监测内容是冻土地温、路基变形、活动层冻结的水膜慢慢聚集到镜体附近，
Ｐ＝＋２ …／ｒ（３）
冻胀系数＜ｌ
１＜∞≤３．５
冻胀土强冻胀土
３．５＜＂ ≤６６ｒ／￣＜１５
其中，Ｐ为冰透镜体底部稳定的冻胀压力；为孔隙水压力；２．２

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。

浅析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。

浅谈季节冻土区冻土冻胀原理

浅谈季节冻土区冻土冻胀原理摘要季节冻土区冻土冻胀造成工程破坏，影响工程正常使用。

我们只有熟悉和了解冻土成分、结构、物理性质、土体的冻胀、冻胀的影响因素，才能结合实际情况采取相应的工程措施，使土体的冻胀破坏对工程影响最小。

关键词冻土区构造冻胀原理随着我国经济建设的发展，在冻土地区各项工程建设也在大规模进行。

冻土作为建筑物的地基有着不同于融土的很多特性，如果不能正确认识它、了解它的性能，仍按常规融土地基设计理论与方法进行各项工程设计和施工，势必造成工程破坏，影响工程正常使用。

了解冻土的目的在于了解其成分、结构、性质和状态；从而了解其冻胀现象、规律以及工程因素对其的影响，从而更好的认识、掌握在冻土区进行工程建设的理论与方法。

一、冻土凡是温度等于或低于0℃以下，并含有冰胶结层的土为冻土。

土的冻胀和融沉对建筑物的危害，均是由于图中水相变所致。

土体冻结时，不仅其温度处于0℃以下，更重要的特征是其中有冰的存在，它使得原来松散的介质，表现出固体的性质，其物理-力学性质有很大改变，例如抗压强度增大、压缩性减小等，而融化时，由于抗减强度的下降，造成工程的破坏或失事。

1.冻土的基本成分。

冻土由固体部分、液体部分和气体部分组成。

固体部分由土的骨架和负温矿物组成。

冻土的骨架一般是矿物和极少数的有机沉淀物；负温矿物包括水、冰盐合晶和负温下结晶水化物，其中冰的形成和特征以及与冻土骨架相对数量和空间排列，对冻土性质影响极大。

液体部分是未冻水。

这种水是各种可溶物质的自然水，它在冻土中被吸附在土颗粒表面，作为吸附水存在。

气体部分有水蒸气、空气、沼气以及其他气体。

处在自由状态和吸附式密封状态。

自由气体的数量取决于土的孔隙度，吸附气体的数量与冻土骨架的数量、成分和孔隙有关，并与冻土有机含量相关。

2.冻土的结构。

冻土的结构是指微观上的矿物质点及其聚合物、冰晶的形状和大小以及冰胶结的形式。

3.冻土的构造。

根据冻结强度、边界条件、土体从单向冻结还是从多向冻结、有无地下水源补给条件等，决定着在冻结过程中冻土中冰晶体的形状、大小及与矿物颗粒间的相对排列方式，从而形成不同的冻土构造。

季节冻土区变电站结构在地基土中的冻胀分析

季节冻土区变电站结构在地基土中的冻胀分析随着社会经济的迅速发展及电量需求的大幅度增加，同时伴随着西电东输工程的推进，电网建设在西部地区得到大力发展。

我国在内蒙、新疆等西北地区存在大量季节冻土，冻深大、冻期长等特点为变电站、换流站等电网建设带来技术难题。

季节冻土是指冬季地表土冻结、夏季全部融化的土，且冻结时间小于一年，冻结初期，地表土层中的水分率先冻结，土体出现冻胀现象，随着冻结时间增加，在温度梯度的作用下，下部土体的水分不断向上部迁移，最终冻胀量可达数十厘米。

如此大的冻胀量，有可能会造成变电站基础失稳、电缆沟开裂等结构破坏问题。

1 冻胀对基础结构产生的力学效应地基土在冻结状态下土中的水结冰，随着外界水源的不断补充，冰晶不断增长，土体不断膨胀，当土体膨胀受到外界约束时，则表现出土体的冻胀力，在变电站刚性基础的约束下，冻胀力逐渐增加，最终对地基土中的结构产生影响。

冻胀力一般可分为水平冻胀力、切向冻胀力和法相冻胀力。

1.1 水平冻胀力变电站、换流站等油池壁、蓄水池等两侧土体不在同一水平线上的结构，在一次土体的冻胀力作用下会产生水平位移、裂缝等问题。

水平冻胀力的产生和诸多因素相关。

土体的冻胀等级越大，冻胀力越大，通常情况下细粒土体冻胀性大于粗粒土，粘粉颗粒含量较高的土体冻胀性越大。

水分的含量也是影响水平冻胀力大小的主要原因，通常支挡建构筑物含水量随着深度的增加含水量逐渐增加，含水量小于冻胀起始含水量时，并不产生水平冻胀力，当含水量超过冻胀起始含水量时，冻胀力产生并逐渐增加，当达到一定冻胀力后，由于冷缩现象，冻胀力出现减小趋势。

支挡结构在冬季采暖期，由于结构内墙温度大于外墙温度，在基础的约束作用下，支挡结构产生向填土方向的变形，使得冻胀力由下到上逐渐增大。

1.2 切向冻胀力切向冻胀力一般迟于土体冻胀而产生，切向冻胀力的产生需要基础与土体存在冻结力，同时土体发生冻胀。

若只存在冻结力，土体不发生冻胀，切向冻胀力则不会产生，若土体只发生冻胀，而没有冻结力的产生，也不会有切向冻胀力的产生。

严寒地区季节性冻土冻胀机理及处治措施研究

可达到强冻胀土；平缓坡角部位低液限粘土多为弱冻胀土；Ｆ河平原湿软草地一般为冻胀土；卵砾石
（４）路基临界高度计算路临界高度计算采用下式进行计算：
ｈｚ
ＩＫｅｙｗｏｒｄｓｌｃｏｌｄａｒｅａｓ，ｓｅａｓｏｎｌａｆｒｏｚｅｎｓｏｉｌ，ｒｆｏｓｔｈｅａｖｉｎｇｍｅ —
城市建筑ｌ研究・探讨ＩＵＲＢＡＮＩＳＭＡＮＤＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥｌＲＥＳＥＡＲＣＨ．ＤＩＳＣＵＳＳＩＯＮ
பைடு நூலகம்
严寒地区季节性冻土冻胀机理及处治措施研究
ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＦｒｏｓｔＨｅａｖｅＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＳｅａｓｏｎａｌＦｒｏｚｅｎＳｏｉｌｉｎＣｏｌｄＡｒｅａｓａｎｄＤｉｓｐｏｓａｌＭｅａｓｕｒｅｓ
土取１２％；粉土质砂取１０％；细粒土质砾、粘土质砂取９％；含细粒土质砂（砾）取７％。
（３）季节冻区等级
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｓｅａｓｏｎａｌｆｒｏｚｅｎｓｏｉｌｈａｓａｃｅｒｔａｉｎｉｎｌｆｕｅｎｅｃｏｎ
层、设置隔温层以上措施组合综合处治。
二、工程实例

土体产生冻胀的原因[浅析中国北方寒季建筑物土体的冻胀及防冻技术措施]

土体产生冻胀的原因[浅析中国北方寒季建筑物土体的冻胀及防冻技术措施]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 土冻胀过程齐市地区按规范（GBJ7-89）规定，季节性冻土标准冻深为2.2M。

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。

对于象齐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，齐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（GB*****-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。

但应注意，有些薄膜养生液（例如以水玻璃为主要成分的薄膜养生液）低温下成膜性能差，甚至不能成膜或出现冻胶现象。

冻胀土

从上述导致土体冻胀的的三个基本因素中，只有三个因素同时具备，才发生冻胀破坏。只要消除其中一个因素，就能防止和减轻冻胀危害。从新疆地区的气候条件来看，外部温度不达负温是不可能的，因此只有采取保温措施达到内部不负温。切断冻土地基在冻结前、后的水分补给是过去防冻胀处理常用的法，此外改变渠基土体的基本结构也是保证土体非冻胀性的一种方法。
综上所述，冻胀破坏是寒冷地区渠道建设中的一大难题，由土壤中的水、土体颗粒物理性质和负温所致，大多发生在灌区的中下部。
3.2渠道防冻胀处理形式及比较
3.2.1渠道防冻胀处理形式
渠道防冻胀处理可通过改变渠道结构形式来实现，即用“U”形或矩形断面来代替梯形断面。但这种处理形式只适用于小渠道，流量小于1m3/s的渠道。对于大渠道来说，若采用这种处理方式，难免造成造价和施工难度的加大，加大的幅度还较大。
冻胀土现象犹如一位冷峻的裁判者，它默默地、不断地测试着我们的道路，让那些脆弱的、不坚实的都一一显露出来。它就像一面镜子，反映出我们在道路建设中的点滴疏忽。然而，冻胀土现象又像一位慈爱的教师，用它的严厉让我们明白：只有真正坚固、耐久的道路，才能在这个寒冷的世界中屹立不倒。
这就是冻胀土现象，它带给我们的不仅仅是困扰和挑战，更是对我们建设能力的考验，对我们理解自然、适应环境的能力的检验。只有当我们真正理解它，掌握它，我们才能在寒冷的北方，铺就出一条条坚固、耐久的道路，让车辆和行人在这片寒冷的大地上自由通行，让每一条道路都成为北方寒带的一道亮丽的风景线。
冻胀土
季节性冻土地区寒季被冻胀的土
在寒带地区，铺展在那里的高级路面、砂石路面、隧道、挡土墙、人行道以及坡面等，常常遭受土石中的冻胀力量的无情侵袭，这股力量犹如神秘的北方之寒，让那些坚硬的构造都为之苦痛。土石的冻胀，就像一场悄无声息的革命，无声无息中就引发了道路的冻害，导致路面破损，给行人和车辆带来不便。这就是我们所说的冻胀土现象。

季节性冻土地区路基的冻胀与融沉

冻结速度是温度从另一方面来影响土体冻胀性的大小。冻结锋面在土体中的移动速度反应了土中某一瞬间冻结锋面的热平衡状态。当冻结锋面通过己冻区向上传递的热量大于未冻区通过热传导传递上来的热量和在冻结锋面上水的相变潜热时 , 说明某时刻内冻结锋面上冰析出量少 , 冻结速度快 , 冻胀量小。相反 , 则冻胀量大。在同一温度条件下 , 土体的冻结速度取决于土中含水量和冰析出率 , 以及土体的密度、导热系数等。
关键词季节性冻土路基冻胀融沉影响因素
1 前言
中国冻土可分为季节性冻士和多年冻土。多年冻土指冻结持续三年以上的土 ; 季节性冻土指地表冬季冻结而在夏季又全部融化的土。我国季节性冻土区面积大约 51317 万 km2 , 占国土面积的 5315 % , 其南界西自云南章凤 , 向东经昆明、贵阳 , 绕四川盆地北缘 , 到长沙、安庆、杭州一带。季节性冻土地区的公路路基容易产生冻胀和融沉 , 严重影响行车条件。因此 , 对其进行深入研究是非常必要的。
(4) 采用 LS - DYNA 程序进行数值模拟 , 是研究爆炸问题的一种非常有效而且经济方便的手段。目前虽有其局限性 , 但随着数值计算的进一步完善它将起到试验无可替代的作用。
同时刻的爆腔发展历程图。
4 结论 (1) 由于爆炸法具有经济、方便、快捷、应
用广泛的优势 , 用于处理野战机场土基施工具有较好的推广价值。
胀量不大。对于致密的粘土 , 颗粒粒径小于 01002
mm , 由于其导水能力很弱 , 未冻水不易向冻结区
迁移 , 因此冻胀量也不大。唯颗粒粒径在 0105 ～
01002 mm 的土具有较大的冻胀性。

土的冻胀原理

土的冻胀原理土的冻胀是指土壤在遇冷时由于水的结冰而引起的膨胀现象。

这种现象在寒冷地区特别常见，但也会在其他地区出现。

土的冻胀对建筑物、道路和其他基础设施构成了严重的威胁，因此了解土的冻胀原理对于工程建设和土地利用至关重要。

土的冻胀原理可以简单地解释为土壤中的水在遇冷后结冰，由于水的密度比液态水小，因此冰的体积会比原来的水大。

这导致土壤颗粒之间的间隙被填满，土壤体积增大，从而产生膨胀现象。

当土壤中的水结冰时，土壤颗粒之间的连接变得更加紧密，土壤的强度和硬度也会增加。

土的冻胀主要受到土壤类型、含水量、温度变化和季节变化等因素的影响。

不同类型的土壤对冻胀的敏感程度不同，通常来说，粘土和壤土更容易发生冻胀，而砂土和砾石则相对不太容易。

土壤中的含水量也是影响冻胀的重要因素，含水量越高，土壤发生冻胀的可能性就越大。

此外，温度的变化也会对土的冻胀产生影响，通常来说，温度越低，土壤发生冻胀的可能性就越大。

季节变化也是影响土的冻胀的重要因素，特别是在春季和秋季，气温的快速变化会导致土壤的冻胀现象。

土的冻胀对建筑物和基础设施构成了严重的威胁。

在寒冷地区，建筑物的地基和道路的基础往往会受到土的冻胀的影响，导致建筑物和道路出现裂缝、变形甚至倒塌。

因此，在工程建设中需要充分考虑土的冻胀因素，采取相应的防护措施，以确保建筑物和基础设施的安全稳定。

为了减轻土的冻胀对建筑物和基础设施的影响，可以采取一些相应的措施。

例如，在建筑物的地基和道路的基础中加入排水系统，以防止土壤中的水分积聚；在地基和基础中使用合适的材料，以增强其抗冻性能；在设计和施工过程中充分考虑当地的气候和土壤条件，以减少土的冻胀对建筑物和基础设施的影响。

总之，了解土的冻胀原理对于工程建设和土地利用至关重要。

土的冻胀是一种普遍存在的现象，对建筑物和基础设施构成了严重的威胁。

因此，在工程建设中需要充分考虑土的冻胀因素，采取相应的措施，以确保建筑物和基础设施的安全稳定。

季节性冻土区路基土的冻胀特性分析

在设计施工和运行中千方百计地降低地基土体含水量隔断外界水源补给成为防治冻害的主要措施温度对土冻胀性的影响负温是土体冻结的前提条件是决定土的冻结过程和冻胀以及冻土物理力学性质的基本因素封闭体系中在一定的负温条件下土体水分随负温度增大而不断冻结未冻含水量减少含冰量增加土体体积扩张因而土体的冻胀系数随土中温度降低而增大
中图分类号 :TU445 文献标识码 : A
是冻结还是融化，给公路的正常运行都造成了安全
隐患，也额外增大了公路养护费用。在 2000- 2002
年间，本人参与了对吉林省几条高速公路进行的路基冻害钻探调查、现场观测和室内试验工作。通过野外专门钻探调查，对吉林省高速公路路基的破坏状况、路基土质条件、含水量和路基特征等有了明确
n = 5. 6%
较坚固晶格结构的矿物，如高岭土，它的离子交换能力很弱，超不过蒙脱石离子交换能力的 10% ，具有高带电荷性，土粒表面化学活动性较小，具有较大的可移动薄膜水，因而这类土的冻胀性较大。水云母类土的冻胀性则介于上述 2 类土之间，因此，路基土的矿物、化学成分对冻胀是有影响的。
( College o Building Engineering ， f Jilin
University ， Changchun 130026 ，hina ) C
Abstract : The consolidation grouting was used in Shuibuya, where the fissures of bedrock is well devel-
L ，刀 L
1 、 s e 曰J
oped Segmented grouting was accepted，and dif erent f

季节冻土区高速铁路路基冻胀机理及规律研究

季节冻土区高速铁路路基冻胀机理及规律研究季节冻土区高速铁路路基冻胀机理及规律研究随着我国高速铁路的迅速发展，大面积结冰的季节冻土区高速铁路路基的冻胀问题引起了广泛关注。

为了确保高速铁路的安全运营，研究季节冻土区高速铁路路基的冻胀机理及规律势在必行。

冻胀是指在季节性冻土地区，土壤在冻融循环作用下由于冻水的膨胀而发生的变形现象。

在高速铁路路基上，土壤冻胀会导致路基不稳固、变形、裂缝等问题，严重危及铁路的运行安全。

因此，对季节冻土区高速铁路路基的冻胀机理进行深入研究尤为重要。

首先，冻胀机理主要受冻融循环作用和地下水位变化的影响。

冻融循环作用是指土壤由于温度变化而发生冻胀和融胀的循环过程。

在冬季，土壤中的冻水膨胀会引起路基土体的变形；而在夏季，随着温度的升高，冻水会发生融化，导致土体的回缩。

这种循环过程会不断地使路基土体发生变形，从而增加了路基的沉降和不均匀变形风险。

另外，地下水位的变化也会影响冻胀机理。

当地下水位高于路基底部时，冻融作用会更加剧烈，导致更严重的冻胀问题。

其次，冻胀规律受土壤物理力学性质、水分含量和孔隙结构等因素的影响。

土壤物理力学性质包括土壤的密实度、孔隙度、占空比等。

这些性质会影响土壤的抗冻胀能力和变形特性。

例如，密实度较高的土壤抗冻胀性能较好，而孔隙度较高的土壤则容易发生冻结膨胀。

水分含量对土体的冻融特性也有很大影响。

过高或过低的水分含量都会使土壤的冻胀性能下降，容易引发路基破坏。

此外，孔隙结构也会影响冻胀规律。

孔隙大小和分布对冻结水的排泄和变形具有重要影响。

较大孔隙会容纳更多的冻结水，从而增加冻胀因素。

最后，针对季节冻土区高速铁路路基的冻胀问题，应采取相应的措施来确保路基的稳定和安全。

首先，可以采用地基改良技术，如加固工法、排水工法等，提高土壤的抗冻胀能力。

其次，加强构造设计和施工质量控制，保证路基的稳定性和可靠性。

此外，合理控制路基的水分含量，避免土壤过湿或过干，对减少冻胀问题也有积极意义。

严寒地区路基冻胀原因分析及整治

严寒地区路基冻胀原因分析及整治摘要：严寒地区路基由于地表水下渗以及地下水的毛细上升、冻结过程中产生聚冰效应，导致基床水分聚集，致使填料含水率较大，冬季严寒时路基、尤其是路堑及低路堤地段出现冻胀从而导致轨道抬升。

因此，为了减小路基基床含水率，采用了疏堵相结合的处理措施，确保既有设施的安全。

关键词：严寒地区；路基冻胀；整治；路基冻害在路堤段数量最多，过渡段次之，路堑段最少。

发生冻害的地段多是低矮路堤和零断面换填路基。

冻害区段地表水、地下水丰富，部分区段水位较高，导致路基在冬季负温作用下发生冻胀。

一、季节性冻土区铁路路基从整个东北地区地形、气候和地质环境来看，具备了路基冻胀发生的条件。

而东北地区也是我国受冻害影响最严重的地区，冻害严重影响着铁路安全运营，每年冬季都要花大量人力物力进行线路维修，降低了列车运营效率。

二、东北地区环境条件对路基冻害影响1.东北地区东西主要为低山丘陵，可形成较厚的风化残积层；而中部为强烈沉降区，地势低洼，聚集水，使地下水很浅。

2.大部分地区降雨，从东南向西北，降雨只有西北部降雨局部为200～300mm，从东南向西北减少。

降雨主要集中在6、7、8月份，基本可渗透路基。

3.气候寒冷，路基冻深为80～230cm，北部还出现多年冻土。

4.在低山丘陵有风化残积层，由碎石或黏土夹碎石组成，山麓地带、山间谷地、盆地松散层堆积相对较厚，坡洪积类型。

岩性为腐殖土、粉土、黏土夹碎石、砾石。

在沉降平原区，为粉土和黏土。

三、根据冻害调查资料的分析，总结引起路基冻害的普遍原因是：1.路基基床的表面不平整，造成基床表面积水加之道床脏污引起道碴陷槽或道碴囊等表层冻害。

冻害深度和强度随道碴陷槽或道碴囊的深度不同而不等，最终造成线路下沉等冻害；2.路基填筑的土体来源不同，特别是基床部分，大都来自当地的粉质粘土，一般含水量较大。

由于填筑时的土层厚度不均及夯实密度不同，引起土体冻胀量差异，形成冻害；3.路基低矮，两侧多是农田、沼泽和湿地，或上游侧地表排水不畅。