西北寒区岩土工程土体冻胀灾害影响因素分析
冻害对建筑物造成破坏的原因分析及防控措施
冻害对建筑物造成破坏的原因分析及防控措施【摘要】在我国高寒地区,建筑设计与施工必须考虑到防胀问题,不然会对整体建筑物造成影响和破坏,本文就此作了详细的论述,供参考。
【关键词】建筑物;冻胀;危害;防控冻土是指温度在零摄氏度以下且含有冰的各种土,主要分布在较为严寒的地区。
其中可以按照冻结时间将其分为两种,一种是季节冻土,另一种是多年冻土。
季节冻土因为受到季节的影响会呈现周期性的冻结、融化。
而多年冻土则是长时间持续冻结状态,长期不会融化,且在地面以下一定深度的位置。
1.冻胀的概念当土体中的水份超过一定标准时,其体积会增大,会出现土体整体或局部的膨胀现象,导致结构变形,对于这种现象就可以将其称为冻胀。
冻胀会由于土质、温度、含水量及土壤颗粒等几种方面的原因而产生冻胀力,会使其形态发生变化。
通过对我国高寒地区的深入研究发现,当冬季气温越低时,冻土的深度也就越大。
当土壤温度越低时,冻胀就会越严重,而且会使土壤上部的混凝土面板产生变形或断裂的现象。
其中冻胀的程度与土壤的含水量息息相关,含水量越大,冻胀就越严重。
2.冻土对建筑物的危害当地基出现冻胀情况时,会由于切向冻胀力与垂直冻胀力的共同作用而导致建筑物上升,或是在第二年春天时由于地基解冻而造成不均匀沉降的现象,会对建筑物造成一定的破坏。
在通常情况下在房屋向阳面地基土的冻层较浅且含冰量不是很多,而相对的阴面地基土的冻层较深且含冰量较多。
所以阴面土体的膨胀有较大的变化,会出现明显的往上抬拱的现象,使房屋基础受到的冻胀力不均匀。
当土层解冻时由于地基土中积聚的冰晶体融化会增加土中的含水量,并由于细粒土的排水能力不好或基底下一些土层仍未解冻,已融化的无法渗透到土层深处,基底土层处于饱和软化状态,进而造成建筑物发生下陷形成融陷现象。
由于周而复始的冻结、融化而使浅基础建筑物出现开裂的情况。
其中几种常见的房屋冻害主要分为以下几种。
2.1基础拉断此种情况通常发生在不采暖的轻型结构基础,如仓库、围墙基础等。
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。
工程施工冻土现象(3篇)
第1篇一、冻土现象的定义及成因冻土现象是指土壤中的水分在低温条件下结冰,形成冻土层。
冻土现象主要受以下因素影响:1. 低温:气温低于0℃时,土壤中的水分开始结冰,形成冻土层。
2. 土壤含水量:土壤含水量越高,冻土现象越严重。
3. 土壤类型:粉质黏土、砂质土等易冻土壤在低温条件下更容易发生冻土现象。
4. 地形地貌:低洼地带、山谷等地形地貌容易积聚低温空气,导致冻土现象加剧。
二、冻土现象对工程施工的影响1. 路基稳定性:冻土现象会导致路基变形、沉降,影响路基稳定性。
2. 桥涵结构:冻土现象会导致桥涵结构出现裂缝、变形,影响结构安全。
3. 基坑支护:冻土现象会使基坑支护结构失效,造成基坑坍塌。
4. 地下水:冻土现象会导致地下水冻结,影响地下工程施工。
5. 施工进度:冻土现象可能导致施工设备无法正常工作,影响施工进度。
三、工程施工冻土现象的防治措施1. 预防措施:(1)选择适宜的施工时间:在冻土现象发生前,合理安排施工计划,避免在低温条件下进行施工。
(2)降低土壤含水量:通过排水、换填等措施,降低土壤含水量,减少冻土现象的发生。
(3)采用保温材料:在路基、桥涵等工程结构中采用保温材料,减少冻土现象的影响。
2. 治理措施:(1)加热保温:在低温条件下,采用加热设备对施工区域进行加热,提高土壤温度,防止冻土现象的发生。
(2)融化冻土:采用机械、化学等方法,将冻土层融化,恢复土壤的正常状态。
(3)加固处理:对受冻土现象影响的工程结构进行加固处理,确保结构安全。
四、结论工程施工冻土现象是寒冷地区工程施工过程中常见的问题,对工程质量和安全具有重要影响。
通过采取有效的预防和治理措施,可以降低冻土现象对工程施工的影响,确保工程顺利进行。
同时,加强冻土现象的研究,为我国寒冷地区工程建设提供技术支持,具有重要意义。
第2篇在我国寒冷地区,冻土现象是影响工程施工的重要因素之一。
冻土是指在0℃以下,含水量达到一定比例的土壤,具有体积膨胀、强度降低、变形等特点。
土体冻涨的影响分析
土体冻涨的影响分析摘要:针对我国存在大面积季节冻土对水工建筑物的严重破坏,本文阐述了发生冻土的内在原因,利用土壤水、土壤的质地及地下水三方面进行分析了土体冻涨的原因。
关键词:土体冻涨土壤水土壤质地地下水1 问题的提出在我国东北、华北、西北和青藏高原地区,冬季严寒。
如东北的北部,最低气温可达-3~-50℃,月平均气温在0℃以下的时间有7~8个月之久,在大兴安岭和青藏高原一带,有多年冻土存在,约占全国面积的1/5,而季节性冻土基本上遍布长江以北的辽阔地区。
土体的冻涨破坏是一种较为普遍的物理现象,它长期困扰着我国的土建工程建设,在这些地区,冻涨破坏及冻土影响给许多土建工程尤其是给水利工程带来了不可估量的经济损失和危害。
例如:10多年前的调查统计黑龙江省查哈阳灌区,支渠以上水工建筑物110余座,因冻害造成不同程度的破坏70余座,占工程总数的65%以上。
吉林省梨树灌区,支渠以上水工建筑物100余座,冻害破坏的占80%~90%;主要表现在渠道的滑坡,闸底板的涨裂,边墙的倾斜,渡槽桥墩的沉陷等等,惨不忍睹;还有举世瞩目的青藏铁路,在可可西里南部施工地段,主要由于冻土原因影响路基的稳定性,不得已在这里追加投资3亿多元人民币、修建了11.7km的特大旱桥,施工中将2778根桥墩分别打入到地下15m~34m深的稳定冻土层并综合处理。
此类例不胜枚举。
冻涨破坏为何这样严重,这里我们将根据土体的土壤水的运动,土质情况,地下水的深浅三方面因素分析其内在的冻土原因,了解其变化规律,以便采取相应有效措施,确保工程稳定安全运行,使工程发挥最大的经济效益。
2 土体冻涨分析2.1 土壤水对土体冻涨的影响分析2.1.1 土壤水的介绍土壤水为吸着水、毛管水和重力水三部分。
吸着水是由于土壤颗粒的吸引力而吸附在其外围的水,该水分又分为吸湿水和膜状水,其中土壤颗粒对吸湿水的吸引力在1000MP~3.1MP之间,对膜状水的吸力在3.1MP~0.625MP之间;毛管水分为上升毛管水和下降毛管水,其均受毛管力(也称范德华力)作用,受力大小在0.625~0.01MP之间,存于毛管孔隙之间;重力水受自身重力作用,不存留于土壤当中,多沿毛吸管向下流动转变为地下水。
简述寒地道路冻胀原因分析与防治措施
简述寒地道路冻胀原因分析与防治措施作者:蔡智军来源:《中国科技博览》2015年第19期[摘要]在寒冷地区,铺筑高级路面的道路或砂石路面及其附属构造物、隧道、挡土墙、人行道和坡面等。
由于土或岩石中产生的冻胀作用,常常使这些构造遭受较大的破坏。
土所产生的冻胀引起道路的冻害。
造成道路破损,因而影响车辆的通行,降低道路的使用寿命。
本文主要阐述寒地道路冻胀的破坏原因和防治方法进行。
[关键词]寒地道路冻胀原因防治中图分类号:U569 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)19-0385-01所谓的道路冻胀,主要是冬季在路基土中沿着温度的降低方向生成了冰晶体形状的霜柱,使路面产生隆起的一种现象。
隧道侧墙的破坏主要由于土中霜柱的作用使土体沿冷却方向的横向产生冻胀,从而使隧道的侧壁,向冷空气侵入的隧道中心轴方向推移,因而沿着侧墙部分的水平方向产生了作用力。
坡面上的冻胀作用是沿着垂直方向发生的。
冻胀作用使道路产生的破坏状态在中央部分冻胀量最大,因而沿路面中心线的纵断方向上产生纵向裂缝。
这种冻胀破坏与冬季期间道路除雪情况以及路面施工接缝情况有密切关系。
施工时在路面中心如果有接缝,则接缝处水平方向的抗拉强度比路面其他部分要小。
为了防止上述的冻胀现象所引起的道路破坏,首先需要了解冻胀发生的机理,因此对引起道路冻害的一些因素,如土质、气温、土中水等要详细进行调查,特别是对防止道路等土木构造物产生冻胀作用采用的措施研究中,应注意易引起地基冻胀的土是否发生了冻结,因而确定土的冻结深度是非常必要的。
另外,对道路附属构造物上部的填土是否会产生冻胀,也有必要进行确定。
在那些寒冷地区,对冻结深度的确定及其深度范围土的冻胀可能性的判断都成为冻胀调查的要点。
道路的冻害防止措施,当前主要采用置换法、隔温法及稳定土的处治方法等。
一般情况下,所采取的措施从经济性、施工方便及可靠性方面考虑,主要采取非冻胀敏感的粒状材料置换冬季期间最大冻结深度约70%范围的置换法。
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。
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。
高寒地区冻胀现象分析及施工要点
5、越冬工程在入冬之前除按设计要求做好回填工作外,并要求基础周围不能被水浸泡。
6、施工期间严格控制回填材料的含水率和密实度、杜绝采用灌水等方式进行回填施工。
7、砌筑工程中,砖砌体浇水量要适当,气温降到5℃一下后不得浇水。在温度降到零度前,墙体含水率不得超过标准值。由于墙体含水率高时,温度达到零点以下后,会使墙体变形,墙面装修脱落,经过多次冻融,使墙体碎裂倒塌。
8、抹灰、铺粘瓷砖等湿作业必须在冬季施工前完成,且保证在气温低至5℃前使施工完成的成品、半成品的含水率低于冻胀限值。
9、屋面防水层的保护层及散水坡道等建筑构件,因结构强度较低,必须避免冬期施工,施工时要找好排水坡度,避免积水。
10、屋面保温层、外墙外保温层等保温材料避免泡水。
11、混凝土冬施要保证结构强度大于冻胀应力。
对于抹灰、粘贴磁砖等湿作业装修装饰工程原则上要避免冬季施工,高寒地区在气温达到零度前,施工完成的半成品或成品的含水率必须达到不冻胀要求(有足够的空隙量释放冰的膨胀量或结构强度大于膨胀应力)。
(二)对于道路的影响:
道路基础及地基土冻胀后,结构层向上隆起,路面将出现冻胀裂缝,造成结构层断裂,面层变形、渗水。融化后,基层及地基土含水率增大,土体结构发生破坏,基础承载力严重下降,特别是循环冻融后,道路将不能正常使用。
高寒地区冻胀现象分析及施工要点
摘要:冻胀对建筑物、道路及室外管网影响较大,高寒地区更为严重,会引起建筑物倒塌、道路塌陷及管网断裂,必须引起重视。本文就此进行了分析和探讨并总结了施工要点,为高寒地区施工提供参考。
关键词:高寒地区冻胀施工要点
一、冻胀的机理分析
水在4℃时体积最小,冰具有冷胀热缩的物理特性,温度越低,冰的体积越大。含水土壤在冻结过程中,土中的水冻结成冰,体积膨胀,膨胀率超过土体空隙率后,将引起土颗粒的相对位移,产生土体膨胀;同时也包括土冻结过程中下部未冻结土中的水分迁移并向冻结面富集,水分相对集中,水与土粒分异形成冰透镜体或冻夹层,使土体积膨胀,这种现象称为冻胀。
浅析冻胀与盐胀对工程的破坏及对策措施 - 结构理论
浅析冻胀与盐胀对工程的破坏及对策措施- 结构理论在北方,受冬季寒冷及部分地区土壤重盐碱的影响,工程面板往往出现裂缝、翘起、层层剥落等破坏,从而降低了结构强度,缩短了工程使用寿命。
笔者通过扬水渠道多年运行,发现存在以上问题,如何采取较为有效的对策措施,防止冻胀与盐胀对工程造成的破坏,找出最佳的设计方案,是亟待每个工程技术人员探讨的问题,也是他们应尽的责任。
2、冻胀与盐胀的概念受外界和其他因素的影响,土体中的水分超过一定数量时,冻结土层体积增大,使土体整体或局部膨胀,出现结构变形的现象,称之为冻胀。
土壤冻胀受土质、气温、土壤温度、含水量、压力及土壤颗粒粗细等多种因素的影响。
冻胀时产生了冻胀力,发生了形态的变化。
土的冻胀力是含水土体冻结时,土体中的水变成冰体,其体积膨胀受到约束而产生的一种力。
例如:据北方部分垦区的观察,冬季气温越低,冻土深度越大;土壤温度越低、冻胀越严重,土壤上部混凝土面板的变形愈大,断裂破坏愈严重;土壤含水量越大,冻胀愈厉害;土壤颗粒愈细,冻胀变形愈大,。
砂砾石土类,由于不存在薄膜水,冻结时基本不发生水分迁移,故不产生冻胀。
一般黏性土壤不可作建筑物垫层。
土壤中含有一定的硫酸钠,如硫酸钠含量超出设计规定范围,当温度降到一定数值时,含盐浓度大于土壤中硫酸钠的溶解度,便开始了结晶过程。
在结晶过程中,土壤形态发生了变化,表面松散,硬质表面形成盐皮、盐壳或盐盘等状,体积膨胀,容重急剧降低。
这种现象称之为盐胀。
盐胀在气温高于零度的低温条件下就开始产生,冬季最大盐胀量时开始稳定,回落时间是从次年气温在零度左右,结束时间比冻胀的全部解冻时间延迟数日。
3、冻胀与盐胀的区别冻胀与盐胀二者既有相同之处,也有根本的区别。
相同之处:都产生于低温季节,都是土壤上部的混凝土面上翘而导致破坏。
不同之处:冻胀多半是将土体向上隆起,而盐胀大多数是将土体顶松体积膨胀向上隆起;冻胀在气温零度以下的寒冷冬季里发生,而盐胀则是地温在零度以上的秋冬季交替季节就可发生;从密实度和地下水位观测可知,土壤的干容重较大时,冻胀比盐胀要弱,干容重小时,较盐胀强;含盐量均等时,土壤干容重愈高,盐胀量愈大;地下水位高时,冻胀较盐胀强,地下水位低时,冻胀较盐胀弱。
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。
西北盐渍土地区地基冻胀特性及其对路基变形影响研究
西北盐渍土地区地基冻胀特性及其对路基变形影响研究西北盐渍土地区地基冻胀特性及其对路基变形影响研究摘要:西北地区盐渍土地广泛分布,其地基冻胀特性对路基变形有着重要影响。
本文通过野外调查、室内试验和数值模拟,研究了西北盐渍土地区冻胀特性及其对路基变形的影响。
研究结果表明,盐渍土中的盐分含量和结构对冻结融化过程有重要影响,导致土壤的冻胀性质以及路基的变形特性发生变化。
因此,在西北盐渍土地区的路基设计中,应充分考虑盐渍土的特性及其与冻胀过程的相互作用。
一、引言西北地区是我国盐渍土分布最为广泛的地区之一。
盐渍土的主要特点是含盐量较高,土壤结构不稳定。
在寒冷地区,土壤的冻胀现象尤为严重,而西北盐渍土地区的冻胀特性尤为复杂。
因此,研究西北盐渍土地区的冻胀特性及其对路基变形的影响对于提高路基工程的设计和施工质量至关重要。
二、研究方法为了研究西北盐渍土地区的冻胀特性及其对路基变形的影响,本研究采用了多种方法。
首先,进行了一系列的野外调查,收集了西北盐渍土地区的土样和现场实测数据。
其次,将采集的土样带回实验室,进行了细粒组成、盐分含量和土壤水分特性的实验分析。
最后,利用数值模拟方法,模拟了盐渍土的冻融过程,并分析了土壤冻胀引起的路基变形。
三、研究结果根据野外调查和实验分析结果,发现西北盐渍土地区的土壤具有较高的盐分含量,土壤粒径较细,并且土壤结构不稳定。
在寒冷季节,土壤中的盐分会随着水分的冻结而结晶,形成针状晶体,导致土壤体积膨胀。
在融化过程中,盐分溶解,土壤会发生明显的收缩。
这种冻结融化过程会导致路基的变形。
数值模拟结果显示,盐渍土地区的路基在冻结季节会出现不同程度的隆起和裂缝。
随着融化季节的到来,路基重新回复到原始状态,但仍有一定程度的沉降。
这种冻胀引起的变形会影响路基的平整度和稳定性,增加路面的破坏风险。
四、讨论与建议根据研究结果,西北盐渍土地区的冻胀特性对路基变形有着重要影响。
为了减小路基的变形,建议在路基设计中充分考虑土壤的冻胀特性。
冻胀性土的原因分析及防治措施有哪些[工程类精品文档]
冻胀性土的原因分析及防治措施有哪些[工程类精品文档]本文内容极具参考价值,如若有用,请打赏支持,谢谢!【学员问题】冻胀性土的原因分析及防治措施有哪些?【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。
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我国多年冻土、季节性冻土的分布面积分别约占国土面积的21.5%、53.5%,两者合计约占全国面积的75%。
因此,冻土首先被视为宝贵的土地资源。
随着冻土区的发展,早期在冻土区修筑的各种构筑物,包括房屋、管道、渠道、公路、铁路、桥、涵、闸和人工冻结井壁等各类工程建筑物遭到严重的冻胀破坏,如路轨的冻胀隆起、交通隧道的冻胀与挂冰、房屋基础的冻胀与融沉等等,且量大面广。
1土的分散性对冻胀的影响土的分散性是反映土冻胀性的重要指标。
随着土的分散性增大而增加了颗粒表面电分子,因而增大了土颗粒表面的薄膜水厚度,减小了水分迁移能力。
粉土及粉质粘土颗粒具有较大的比表面积,冻胀性也较大。
粘土具有过大的比表面积,在相邻土粒间重合水化膜作用下,大量水分仍处于水胶连结之中,导致冻结过程中水分迁移量减小,冻胀性相应减弱。
目前,人们所确认的土的粒度成分特征与冻胀性关系的界限不太一致。
一般来说,粗粒土的冻胀性小于细粒土,但并不是绝对的。
试验表明,在土颗粒粒径大于0.1mm的饱和粗颖粒土中,在无粉、粘颗粒充填情况下,表面能很低,表面吸附作用几乎没有,很难形成薄膜机构或毛细机构,冻结过程不存在未冻区结合水向冻结锋面迁移的可能性,故其冻胀性很小。
随着土中细粒含量的增大,其冻胀性也不同程度地增大。
在充分饱水条件下,颗粒粒径小于0.05rnnn的粉粘粒含量小于总重量的12%时,土体的冻胀系数为1.5%-1.8%;当含量超过50%时,土体冻胀系数便突越至8%。
据统计,产生水分迁移和冻胀作用的土颗粒的临界尺寸大致为0.1-0.07rnm。
2土的矿物成分和交换离子特性对冻胀的影响土颗粒的矿物成分和吸附阳离子成分直接影响着土颗粒粒面的物理化学特性。
矿物种类主要指蒙脱石、高岭石和水云母三种成分。
这些粘土矿物对粘土冻胀性的影响,很大程度上取决于矿物表面活动性—凝结水的能力,而凝结水量决定于土颗粒本身的大小、矿物成分和有无交换性阳离子。
简述寒地道路冻胀原因分析与防治措施
后期养护措施
定期检查
对寒地道路进行定期检查,及时发现并处理可能出现的冻胀问题,防止问题扩大影响道路 通行安全。
破损修复
对于已经出现的冻胀破损,应及时进行修复。修复过程中,应分析冻胀原因,采取针对性 的修复措施,确保修复质量。
预防性养护
在寒冷季节来临之前,对道路进行全面预防性养护,如修补裂缝、加固路基等,提高道路 的抗冻胀能力。同时,加强排水设施的养护,确保排水畅通,防止水分渗入路基引发冻胀 。
不同类型的土壤具有不同的冻胀敏感性。例如,粘土和粉质粘土等细粒土壤具 有较高的冻胀敏感性,而砂土和砾石土等粗粒土壤的冻胀敏感性相对较低。
土壤含盐量
土壤中的盐分含量也会影响道路的冻胀。当土壤中含盐量较高时,会降低水分 的冻结温度,从而增加冻胀的可能性。
气候因素
降水量和降雪量:寒地地区的降水量和降雪量较大, 尤其是在冬季。这些降水和降雪会渗入土壤并冻结, 增加道路的冻胀风险。
冻胀现象简介
定义与表现
冻胀是指土壤中的水分在低温条件下 冻结成冰,体积膨胀,导致土壤抬起 的现象。在道路上表现为路面鼓包、 开裂等。
危害与影响
冻胀现象会导致道路变形、破坏,严 重影响道路通行安全和行车舒适性。
研究目的和意义
揭示冻胀机理
提出防治措施
通过研究寒地道路冻胀原因,揭示冻胀产 生的机理和影响因素,为防治措施提供科 学依据。
03
寒地道路冻胀防治措 施
工程设计措施
地基处理
在寒地道路设计中,首先应对地 基进行妥善处理。通过采用换填 、加固等方法,提高地基的承载
力和稳定性,降低冻胀风险。
结构层设计
在道路结构层设计中,应采用抗 冻性能良好的材料,并优化结构 层厚度和组合方式,以抵抗冻胀
影响土体冻胀的主要因素及冻胀防治
影响土体冻胀的主要因素及冻胀防治江帆【摘要】With the increasing development of science and technology, the lack of resources seriously affected the People's Daily life, which makes the scientists had to turn to underground resources. The application of freezing method is more and more widely, in northern of our country mostly belongs to the alpine region, frost heave reason is that the main factors of hydraulic structure engineering damage. Understand the frost heave factor of land, analysis the influence of various factors on the frost heave of soil, such as the soil particles to the influence of frost heave and the influence of moisture on soil frost heave, the in-fluence of temperature on soil frost heave and the influence of the external load of soil frost heave, and so on, can effectively e-liminate the harmful effects of frost heave. It has important theo-retical significance in the prevention of frost damage.%随着科学技术的日益发展,资源的匮乏严重影响了人们的日常生活,这使得科学家们不得不转向地下资源。
寒冷地区工程基础冻害原因与防治措施
寒冷地区工程基础冻害原因与防治措施摘要:在我国的北部地区,冬天的时候是非常寒冷的,这部分地区冬季时间是非常长的,甚至部分的地区会出现多年冻土的情况,这种地质状况就非常容易产生冻害,一旦出现冻害的情况,就会对建筑地基产生非常大的考验,很多的地基都会出现冻胀的现象,这会对建筑产生非常不利的影响,严重的甚至会影响建筑的使用寿命和质量,因此针对这种现象必须采取有效的措施。
本文就寒冷地区工程基础冻害原因进行分析,希望能够找到有效的防治措施,来减少冻害对工程基础设施的影响。
关键词:寒冷地区工程基础冻害原因防治措施东北的很多地区冬季的气候都非常的寒冷,并且冬季普遍都非常的长,冻土地质分布的也非常的广泛,这种地质在发生冻融变化的时候,对建筑的使用寿命和质量有着非常不利的影响,要对这种现象进行治理的话,首先必须了解产生冻害的原因,对地基出现胀冻的特性进行分析,找到减缓和解决这种现象的对策,不仅能够让建筑的质量得到更好地保证,还能够让建筑的使用寿命得到延长,让季节性温度差对建筑造成的影响被有效地减少,让人们的生活质量得到提升。
一、冻害出现的原因冻害会造成建筑本身的荷重静力和地基的冻胀力之间出现不平衡的现象,这种不平衡的大小决定了建筑受冻害影响的大小,如果建筑本身的荷重静力大于地基土产生的冻胀力的话,建筑的基础就不会受冻害的影响,如果建筑的荷重静力小于地基土产生的冻胀力,就会造成建筑的基础被冻胀陈胜变形,甚至严重的就会被抬起,如果建筑的荷重静力等于地基土产生的冻胀力的话,就会让建筑出现一种极限平衡的状态,建筑就不会受冻害的影响。
二、地基土含水量在现行《建筑地基基础设计规范》中,是按照十的颗粒大小和天然含水量来划分十的冻胀程度的,由此可以看出:十的冻胀程度与颗粒大小和它的含水量有密切的关系。
但是,并不是所有士受冻都发生冻胀。
一般来说,地基士的冻胀程度的强弱与地基士的颗粒大小成反比,当地基土的颗粒大于一定标准时,比如中粗以上的砂石土,即使地基土受冻也不会发生冻胀现象,并且含水量无关,这是我们对大兴安岭地域上的大量建筑物进行调查分析得出的结论。
寒区隧道洞口段纵向冻胀力研究
寒区隧道洞口段纵向冻胀力研究寒区隧道洞口段纵向冻胀力研究隧道工程在寒冷地区面临着一系列的挑战,其中之一就是冻胀力问题。
环境温度低、土壤水分含量高,这些因素都会对隧道洞口段产生冻胀力的影响。
为了保障隧道的正常运行和安全性,对于这一问题的研究和探索就显得尤为重要。
一、寒区隧道洞口段冻胀力的形成机理1. 土壤冻胀机制寒冷地区的土壤水分含量一般较高,当环境温度下降到冰点以下时,土壤中的水分开始凝结成冰。
由于水的冰相比水分子之间的间隔更大,土壤冰的形成会导致土壤体积的增大,从而产生冻胀力。
2. 地下水位的影响在寒冷地区,地下水位往往较高,这将对隧道洞口段冻胀力的产生和扩大起到关键性的影响。
地下水的温度较为稳定,当环境温度下降到冰点以下时,地下水也会凝结成冰。
与土壤冰不同的是,地下水冰的形成对土壤产生了更大的冻胀力。
二、寒区隧道洞口段冻胀力的影响因素1. 土壤类型和含水量不同类型的土壤在冻胀力的产生和扩大上存在差异。
粘土含有较多的细颗粒和吸附性,一旦冻结形成冰胀,其冻胀力将远大于砂土。
另外,土壤含水量的大小也直接影响冻胀力的大小,含水量越高,冻胀力越大。
2. 土壤温度土壤温度的变化直接影响着土壤冻胀力。
温度下降越快,土壤冻结形成冰胀就越明显,从而增大了冻胀力。
3. 地下水位变化地下水位的变化对隧道洞口段冻胀力产生重要影响。
地下水位高于洞口段时,地下水的冰胀力直接作用于洞口段,增大了冻胀力;反之,地下水位低于洞口段时,地下水冻结对洞口段的冻胀力贡献较小。
三、减缓寒区隧道洞口段冻胀力的方法1. 隧道洞口段加热通过在隧道洞口段设置加热装置,将洞口段保持在较高温度,可以减缓冻胀力的产生和扩大。
加热装置可以通过温度传感器实时控制,根据环境温度的变化调节加热装置的功率,从而保持洞口段的温度。
2. 土壤改良通过在洞口段附近进行土壤改良工程,选用具有较好抗冻胀性能的土壤,可以降低冻胀力的大小。
常用的土壤改良方法有加入填料、掺加阻水与抗裂剂等。
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。
寒冷地区施工中存在冻胀与盐胀的现象
・Байду номын сангаас
2 8 6・
工 程科技
寒冷地区施工中存在冻胀与盐胀 的现象
王振 洲
( 肇州县建筑设计所 , 黑龙江 肇 州 16 0 ) 64 0
摘
要: 冻胀与盐胀对混凝土、 建筑物、 等工程 的破坏 , 公路 在寒冷地 区较为普遍存在 , 中阐述并分析 了造成破 坏的原因, 出了建 文 提
议 性 的 对 策措 施 。 关键词 : 冻胀与盐胀 ; 工程破坏 ; 对策 ‘ 北方冬季受气温寒冷及部分地 区土壤重盐碱的影响, 工程面板出 降 低 。 现裂缝 、 、 翘起 层层剥落, 降低了结构强度, 缩短了工程使用寿命, 近年各 3. .2盐胀对墙基产生剥落破坏 2 在秋冬交替土嚷开始冻结时, 含水量较大 目 盐份含量较大的土壤对 地的设计人员和工程管理 单位针对此问题采取了各种措施从 中找出较 为理想的对策方案, 取得了一定的成效, 如何采取较为有效的对策措施, 没有防潮和防潮不彻底或只有水平防潮没有垂直防潮的工程项 目, 盐胀 防止冻胀与盐胀对工程造成 的破坏, 找出最佳的设计方案, 是每个工程 受反复的昼夜温差交替变化和阶段性气温波动的影响, 土层特别松软, 技术人员探讨和应亟待的问题, 是应尽的责任。 也. 建筑物表面多处裂缝。 砼基础表层或砖砌基础表面层层剥落。 例如: 房屋 和围 的墙基, 于墙体与地基之间的毛细管通道没能完全被切断, 墙 由 基 1 冻胀与盐胀的概念 受气候和其它因素的影响, 墙 土壤受外界和其它因素的影响, 土体 中的水份超过一定数量时, 础土壤 中的盐份和水份仍然在 向上浸润, 冻 结土层体积发生了增大变化使 土体整体或局部膨胀, 出现结构变形 的 基土壤中的盐份随着水份一起向外蒸发, 由于盐胀原因, 出现了层层剥 现象通 常把这种现象称之为冻胀。 土壤冻胀受土质、 、 气温 土壤温度、 含 3. .3冻胀和盐胀对公路路面和室外地坪的影响 2 水量 、 压力及土壤颗粒粗细等多种因素的影响, 产生了冻胀力, 发生了形 态的变化。土的冻胀力是含水土体冻结时, 土体的水变成冰 其体积膨 由于冻胀 的不均匀性, 在回填基础土壤时有 的地段盐份过高, 土壤 胀受到约束产生的一种力。 例如: 据塔里木盆地各垦区的观巍 冬季气温 粒径过小, 含水量较大, 带状隆起和丘陵样突起, 路况凹凸不平舶 油路面 增加 再之受 越低, 冻土深度越大; 土壤温度越低冻胀越严重, 它对土壤上部砼面板的 多处裂缝丽 雪水沿裂缝浸 入路基, 了路基土壤中的含水量, 灰尘的进入' 加了公路土壤 的 也增 变形, 断裂破坏愈严重; 当土壤含水量越大时。 冻胀愈厉害; 土壤颗粒愈细, 西北部分地区盐碱重爱 风沙的侵袭、 冻胀变形愈大, 砂砾石土类, 由于不存在薄膜水, 冻结时基本不发生水份 含盐量每 到冬季产生 了冻胀和盐胀, 开春冰雪融化过程 中, 气候变暖消 迁移, 故不产生冻胀。 一般粘性土壤不可做建筑物垫层。 土壤中含有一定 融解冻, 土壤 匕 部已解冻底 部尚未解冻时璐 况产生了皮轭 往来车辆 的 土壤含水量较高的地 的硫酸钠当 硫酸钠含量超 出设计规定范围, 温度降到一定数值时, 含盐 频繁辗压和振动的作用 基也 出现了凹凸不平, 浓度大于土壤中硫酸钠的溶解度, 了结 晶过程, 开始 在结晶过程中, 土壤 段’ 会出现路面液化现象,终路段破坏不能通行迫使报废。 j 丕 昂 形态发生了变化, 表面松散硬 质表面形成盐皮 、 盐壳或盐盘等状,: 僻积膨 4对策措施 41渠道混凝土衬砌板破坏对策 . 胀, 容重急剧降低, 土壤的此现象称为盐胀。 盐胀在气温高于零度的低温 条件下开始产生冬 季最大盐胀量时开始稳定, 回落时间是从次年气温 在工程施工前的设计阶段应 对地质状况进行勘测, 化验土壤的含水 在零度左右结束时间比冻胀的全部解冻时间延迟数 日。 量及含盐量的成份, 各地根据不同的土质, 找出最佳或土壤最低含盐量 和造成变形数值的临界值施 工前对于超标的土壤应换填彻底, 换填时 2冻胀与盐胀的区别 应因地制宜有 条件的地方路 面以下回填 8 一 O 厘米砂砾石垫层更为 0 IO 冻胀与盐胀二者既有相 同之处, 也有根本的区别, 都是产生于低温 季节’ 土壤上部 的砼护面上翘而致破坏, 同之处是: 将 、 其不 冻胀多半是将 可靠, 防止冻害的发生。 灌溉渠道在冬季应将渠水放空上游进水闸止水 土体 向上隆起, 而盐胀大多是将土体顶松体积膨胀向上隆起; 冻胀在气 严密, 减少冻胀; 在砼衬砌板底部 4 O厘米处铺设防渗膜, 坡面铺设, 应保 在咬换时搭接 、 卷换时应顺水流方向卷搭连接, 最好 温零度 以下的寒冷冬季里发生, 而盐胀则是在地温零度以上的秋冬交替 持土坡斜面的平整, 季节就可发生; 从它们的密实度和地下水位观测, 土壤的干容重较大时, 挖成槽齿状, 深度为 1— 0 5 2 厘米, 回填时应注意不要将防浚膜滑落或损 冻胀 比盐胀要弱当 干容重小时, 较盐胀强; 在含盐量均等时, 土壤干容重 坏 。 4 . 2对建筑物的地面上下部分采用防水处理的对策措施 愈高盐胀量愈大; 地下水位高时, 冻胀较盐胀强, 地下水位低时, 较盐胀 弱。 对盐份较重、含水量较高的土壤, 在高出地面 8 0厘米至低于地面 3冻胀与盐胀对水工砼的破坏原因及存在的问题 3一O O 5 厘米间的施工时加上一定 比例的防水粉, 做成防水砼 房屋的勒 3 . 渠道 砼衬砌板 的破 坏 1对 脚在贴面装修前, 抹防水砂浆处理沏 断毛细管水 的通道, 使基础土壤和 预制砼或现浇砼衬砌面板经冻胀和盐胀后延伸缩缝 、 沉降缝错位, 砼砖体保持干燥, 在地下水位较高的地 区, 含水量较高, 盐份较大的土壤 局部不规则翘起萁 原因是: 受外界水源的补给, 冻结土壤中的水份增加, 作基础 嘣挨填处理, 的 土料 硫酸根含量宜为 0 以内 : . 6 无换土条件或 也可在承重部位下铺设一层细砂垫层, 再铺设水平和垂直 防 浸润到土壤毛细管的水源不断的补充增加, 冻胀又受不 同土壤, 产生不 成本很大' 同的冻结变化, 通常是土壤含水量越大, 冻结变形就越大 水量越小冻 渗塑膜 噪 会更佳, 这样既可防冻胀也可以防盐胀, 同时还可以减少春 结变形就越小。大多灌溉渠道在冬季停水期' 处于无水状态萁 主要; Y 天“ ,9 K 翻浆” 对基础的影响。 由衬砌板底部下层的回归水补充, 对混凝土入侵结成冰晶, 使土体空隙 4 . 昆 土路面和柏油路面的对策措施 3对}凝 中的冰晶数量剧增, 水份结冰使体积膨胀, 受水平方 向挤压或推力产生 在开挖路基时应 将断面内的杂物清理干净, 基面平整夯实, 达到设 在回填前建议用防渗塑膜做水平和垂直防潮处理, 铺设时, 塑膜 水平位移, 迫使结构发生改变 。 没有经过护面的土渠, 每到春季气温回升, 计容重 ’ 但也不能铺放太松, 以免有气泡在土体内, 影响土壤的 土壤水份融化解冻后, 边坡坍塌, 影响了渠道断面的正常运行, 同时也影 应有一定的皱折, 容重, 搭接时须 咬紧或用高温熨烫粘结, 不得有漏咬或空烫部位存在对 响了渠道断面的整体眭及外观。 破损或烂洞的部位应贴补熨烫修补。在浇筑砼前' 下部土壤应充分晾干, 3 . 2水工和其它建筑物产生直接的变化破坏 达到最佳含水量和干容重, 防止冻胀的产生。公路的路基就地取材, 足 继 3. .1水闸上下游扭坡产生纵横 向裂缝和剥皮的破坏 2 是减少冻胀和盐胀的关键, 在公路断面内, 铺设水平和垂 由于扭坡结构面积较大所 承受 的冻胀力较小, 建筑物水闸的扭坡 保持相对干燥, 可彻底阻断地下和侧面水对断面内的土壤的浸润, 避免了路基 段扭 向下游的板面逐渐减薄, 较薄的面层承受的冻胀力较大, 也是在此 直防潮, 下面出现冰透镜体和聚冰层, 防止道路开春“ 翻浆 ” , 起到冬季防冻胀秋 常常出现水平和横向冻胀裂缝的地方。 公路在防止盐胀 E 刘地 表盐份较高的土壤’ 在路面以 受盐胀的影响和反复的季节性变化, 含水量超过塑限以后或高于 冬防盐胀的作用。 下铺设 6 — O 0 8 厘米厚度的细砂或大于细砂粒径的土壤作为 回填层, 以 最大分子水含量时, 含水量越大, 盐胀量越小水 工建筑物埋土面上下的 防止通车后受季节气温的变化 冻胀和盐胀对公路的损坏。 混凝土表面出现多处裂缝和剥落, 造成了局部截面减少, 承载力和强度
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西北寒区岩土工程土体冻胀灾害影响因素分析
【摘要】土体的冻胀与土体本身的性质和各种外部影响因素有关。
土体本身的性质决定了土体冻胀的机理,但各种外部影响因素如上覆荷载、水源补给条件、冻结温度、温度梯度等对冻胀量也有极大的影响。
【关键词】岩土工程;地质勘查;冻胀灾害;温度应力;冻融循环;耐久性0引言
我国多年冻土、季节性冻土的分布面积分别约占国土面积的21.5%、53.5%,两者合计约占全国面积的75%。
因此,冻土首先被视为宝贵的土地资源。
随着冻土区的发展,早期在冻土区修筑的各种构筑物,包括房屋、管道、渠道、公路、铁路、桥、涵、闸和人工冻结井壁等各类工程建筑物遭到严重的冻胀破坏,如路轨的冻胀隆起、交通隧道的冻胀与挂冰、房屋基础的冻胀与融沉等等,且量大面广。
1土的分散性对冻胀的影响
土的分散性是反映土冻胀性的重要指标。
随着土的分散性增大而增加了颗粒表面电分子,因而增大了土颗粒表面的薄膜水厚度,减小了水分迁移能力。
粉土及粉质粘土颗粒具有较大的比表面积,冻胀性也较大。
粘土具有过大的比表面积,在相邻土粒间重合水化膜作用下,大量水分仍处于水胶连结之中,导致冻结过程中水分迁移量减小,冻胀性相应减弱。
目前,人们所确认的土的粒度成分特征与冻胀性关系的界限不太一致。
一般来说,粗粒土的冻胀性小于细粒土,但并不是绝对的。
试验表明,在土颗粒粒径大于0.1mm的饱和粗颖粒土中,在无粉、粘颗粒充填情况下,表面能很低,表面吸附作用几乎没有,很难形成薄膜机构或毛细机构,冻结过程不存在未冻区结合水向冻结锋面迁移的可能性,故其冻胀性很小。
随着土中细粒含量的增大,其冻胀性也不同程度地增大。
在充分饱水条件下,颗粒粒径小于0.05rnnn的粉粘粒含量小于总重量的12%时,土体的冻胀系数为1.5%-1.8%;当含量超过50%时,土体冻胀系数便突越至8%。
据统计,产生水分迁移和冻胀作用的土颗粒的临界尺寸大致为0.1-0.07rnm。
2土的矿物成分和交换离子特性对冻胀的影响
土颗粒的矿物成分和吸附阳离子成分直接影响着土颗粒粒面的物理化学特性。
矿物种类主要指蒙脱石、高岭石和水云母三种成分。
这些粘土矿物对粘土冻胀性的影响,很大程度上取决于矿物表面活动性—凝结水的能力,而凝结水量决定于土颗粒本身的大小、矿物成分和有无交换性阳离子。
没有坚固晶格结构的蒙脱石就具有较高的离子交换能力,所含的Na+和Ca2+离子交换能力很高,经常置换K+、Cs+、Mg2+等离子,对水性影响很大,由于其分散性较高,土中水分大部分被强烈地吸附于薄膜中,水的可移动性不大。
同其他矿物相比,所结合的水量最多。
对水分迁移来说,土就成了不透水的“隔离层”,阻碍水分的迁移,使毛细管的导水性能变得极弱,导致这类土的冻胀性较弱。
相反,具有较坚固晶格结构的高岭土,其离子交换能力很弱,不及蒙脱土离子交换能力的10%。
3土中水分对冻胀的影响
土的冻胀是由于土中水分冻结成冰造成的土体积膨胀,可见水分是冻胀的首要条件。
但并非所有含水的土体冻结时都会产生冻胀,只有当土中的水分超过一定界限值之后才会产生冻胀。
通常此界限含水量称为起始冻胀含水量,即在稳定
的负温条件下(土体温度低于-100℃),冻胀系数为零时的土体含水量。
当土体含水量小于这个界限值,即便是土中全部孔隙被冰及未冻水充满的时候,土体仍不发生冻胀位移现象。
4土体密度对冻胀的影响
试验表明,三相或二相介质的土体密度对土冻胀性将产生不同的影响。
由于工程建设的要求,有时采用人工压密方法使土体密实。
这些过程都是在一定的压实功作用下使土体干重度与土体含水量保持一定的函数关系。
在一定含水量条件下,减少土体密度将增大土体的孔隙,从而降低了饱和度。
在小密度土体冻结时,有充分的孔隙空间任冰自由膨胀,而不致引起土颗粒间的分离位移。
此时,土体的冻胀强度甚微。
随土体密度增大,自由水充填土孔隙的程度也在增大,饱和度增高,土体的冻胀性增大。
当土体达到某一标准团聚条件,这时的土体密度便能保证水分迁移的薄膜机构处于最有利条件,冻胀强度也达到最大值。
5土中温度对冻胀的影响
负温是冻胀产生的必要条件之一。
土温降低引起水结晶、冰分凝、土粒自由能量增长,使冷源方向存在各种分子力,引起土体内部液态水向冻结锋面不断迁移。
冻土土温愈低,土体中未冻水含量愈少,含冰量愈大。
降低负温,不仅减少了土中未冻水含量,且改变了未冻水的性质,如盐分浓度增大,粘度增大,冻结温度降低。
土体的冻结过程,实际上是土中温度的变化过程。
而且在不同的负温下显示出不同的冻胀特性。
在封闭体系中,土体水分随负温值增大而不断冻结,未冻水量减少,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。
6温度梯度对冻胀的影响
冻土的温度梯度决定着水分迁移量的大小。
在有外来水源补给条件下,土体冻结锋面上的冷却温度愈高,时间愈长,外部渗入水分在冻结面上形成的冰晶体、冰夹层的厚度也就愈厚。
所以说,冻土的温度梯度愈小,水分迁移量愈大:温度梯度愈大,水分迁移量愈小。
由于水分的迁移量决定了土中生成冰晶的数量或冰晶的厚度,因此这也就意味着,冻土的温度梯度愈小,冻胀量愈大;温度梯度愈大,冻胀量愈小。
7荷载对冻胀的影响
当增加土体外部附加荷载时就会对土体冻胀产生显著的抑制作用。
外荷载愈大,冻土中的未冻水含量愈大,含冰量愈小。
在开敞系统中,很高的上覆荷载,当水转化成冰时,体积膨胀使冻结锋面处出现的超孔隙水压力会使来自于未冻土的水以“冻结固结”方式,被压入更深的未冻土层中,减少了水向冰晶的迁移,从而减小了冻胀。
在粘性土中,在其含水量及冻结条件相似的情况下,土体的冻胀率是随着土体外部所施加的压力增加而急剧的减小,继而冻胀率徐徐减少,最终达到冻胀率为零。
饱水黄土的外部压力为0-0.15MPa,土体冻胀率急剧减少,此时,黄土的冻胀率几乎为无附加荷载时的1/9,而后的变化就比较缓慢:当外部压力为0.46MPa时,土体冻胀就终止,外来水分不再向冻结锋面迁移。
8土中盐分对冻胀的影响
土中盐分对发生在冻结土中的许多基本过程都产生重要影响。
土中盐分的多少影响土体的渗透压力、冻结温度及冻土中的未冻水含量,从而影响着冻结土体中的热量迁移和质量迁移作用,并且改变冻土中冰-水相的结合,改变着土-冰-
水之间的界面状态。
伴随着土冻结过程中所发生的盐分迁移作用及盐分重分布现象,影响着地下水的水质及土孔隙中水的成分,进而也影响着防冻剂的效能。
9结束语
我国是一个岩土工程灾害多发且最为严重的国家之一。
我国地域广阔,地质环境复杂,西部地区自然资源丰富,但生态环境十分脆弱,岩土工程灾害种类多,分布广,危害大,崩滑泥、地面沉降、地裂缝、特殊土质等灾害,都严重的影响着各项岩土工程的进行,威胁人民生命财产的安全,制约国民经济的发展。
因而,研究岩土工程灾害的分布规律,对于总结灾害的成生规律和特点,进而认识灾害的本质,寻找减灾防灾对策,为西部大开发的战略决策和国民经济建设提供科学依据,具有重要的意义。
【参考文献】
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