对季节性冻土的认识
季节性冻土的冻结和融化
季节性冻土的冻结和融化季节性冻土,指的是地球表面在寒冷季节中由于低温而呈现冻结状态的土壤。
它主要分布在地球的高纬度地区和高海拔地区,如北极、南极、高山地区等。
季节性冻土的冻结和融化是地球气候系统中一个重要的过程,对于环境变化、生态系统以及人类活动都具有深远的影响。
一、季节性冻土的形成原因季节性冻土的形成主要受到以下几个因素的影响:1. 气温:寒冷的气温是季节性冻土形成的基本条件。
当地表温度降至冰点以下时,水分开始凝结成冰,导致土壤中的水分冻结。
2. 土壤含水量:土壤中的含水量越高,冻结的可能性就越大。
当土壤含水量较高时,水分冷却的速度会相对缓慢,容易形成冻土。
3. 土壤质地:粘土和壤土等细粒土壤对水分的吸附能力较强,有利于水分冻结形成冻土。
4. 土壤覆盖:植被和积雪是影响季节性冻土的重要因素。
植被可以保持土壤湿度并减缓土壤冷却速度,而积雪可以起到绝缘的作用,防止土壤中的热量流失。
二、季节性冻土的冻结过程季节性冻土的冻结过程一般可分为以下几个阶段:1. 预冷期:气温逐渐下降,土壤中的水分开始冷却,并在零度附近形成冰点核。
此时,土壤中的水分尚未完全冻结。
2. 冻结期:气温持续降低,土壤中的水分逐渐冻结成冰。
冰芯从冷集中形成,并向周围扩散。
土壤中的孔隙逐渐被冰塞满。
3. 冻结稳定期:土壤中的水分基本上已经冻结成冰,达到稳定状态。
此时,土壤变得坚硬,无法渗透水分。
三、季节性冻土的融化过程季节性冻土的融化通常是在春季气温回升时发生的,它包括以下几个主要阶段:1. 融化融雪期:随着气温的升高,冻土表层的冰开始融化。
同时,积雪也逐渐融化,增加了土壤中的水分。
2. 滞后融化期:由于冻土表层的冰有一定的保护作用,导致下层土壤的融化滞后于表层。
这一阶段土壤水分的增加会导致土壤湿度的提高。
3. 渗透融化期:随着高温季节的到来,冻土逐渐融化,土壤中的水分开始渗透向下。
这会导致土壤湿度的逐渐下降。
四、季节性冻土对环境和生态系统的影响季节性冻土冻结和融化过程对环境和生态系统具有重要意义:1. 气候变化:季节性冻土的冻结和融化过程是地球气候系统中重要的热量交换过程。
地基基础处理技术第二章4冻土
第四节冻土一、冻土的分类冻土是指温度等于或低于摄氏零度、且含有冰的各类土。
根据其冻结时间和冻结状态可将冻土分成多种类型。
(一) 按冻结时间分1.季节性冻土季节性冻土是受季节性的影响,冬季冻结,夏季全部融化,呈周期性冻结、融化的土。
季节性冻土在我国的华北、西北和东北广大地区均有分布。
因其周期性的冻结、融化,对地基的稳定性影响较大。
季节性冻土根据其结构形式,又可分为:(1)整体结构:土在冻结时,土中水分有向温度低的地方移动的性能。
整体结构冻土是由于温度骤然降低,冻结较快,土中水分来不及移动即冻结,冰粒散布于±颗粒间,肉眼甚至看不见,与土粒成整体状态。
融化后土仍保持原骨架,建筑性能变化不大。
(2)层状结构:地表温度不很低,且有变化,土中水分冻结一次,融化一次,又冻结一次,则形成层状结构冻土。
这种土融化后骨架整个遭受破坏,对建筑性能影响较大。
(3)网状结构:由于地表不平,冻结时土中水分除向低温处移动外,还受地形影响,使水分向不同方向转移,而形成冰呈网状分布的冻土,这种土一般含水、含冰量较大,融化后呈软塑或流塑状态。
(4)扁豆体和楔形冰结构:由于季节性冻结和融化,土中水分向表层低温处移动,往往在冻层上限冻结成扁豆体状冰层,当冻土层向深度发展,扁豆体状冰层即夹于冻土层之中。
当岩层或土层具裂隙时,水即在裂隙中成冰楔体。
此类结构的冻土,承受荷载时易沿冰体滑动。
2.多年冻土多年冻土是指冻结状态持续多年(一般是二年或二年以上以上)不融的冻土。
多年冻土常存在地面以下一定深度,其上部接近地表部分,往往亦受季节性影响,冬冻夏融,此冬冻夏融的部分常称为季节融冻层。
因此,多年冻土地区常伴有季节性的冻结现象。
多年冻土根据其垂直构造、水平分布和冻结发展趋势,又可分为下列几种类型:(1)按垂直构造分:(a)衔接的多年冻土:冻土层中没有不冻结的活动层,冻层上限与受季节性气候影响的季节性冻结层下限相衔接。
(b)不衔接的多年冻土:冻层上限与季节性冻结层下限不衔接,中间有一层不冻结层。
季节性冻土处理
季节性冻土处理季节性冻土是指冻结在土层表面的一层土壤,这种现象通常存在于寒带和高山环境中。
季节性冻土的存在也常常带来各种问题,如采矿和建造等方面的限制等。
为了解决这些问题,采取了多种方法来处理季节性冻土。
概述季节性冻土处理有多种方法,包括重度打压、降温剂和重氮化合物等。
其中,重度打压是一种被广泛应用的方案,该方法通过利用重型设备压实季节性冻土,使其不在表面露出。
而降温剂是一种将能够降低土壤温度的添加剂。
重氮化合物则是一种添加到含有季节性冻土的土壤中,以降低它的冰点。
重度打压重度打压是一种通过使用大型重型设备(如铲车、挖掘机等)将季节性冻土压实的技术。
这种方法可以使季节性冻土在长达数年的时间中不再出现在表面。
在实施重压冻土处理措施的地方,需要首先对目标区域进行认真的勘察,以确定最佳钻探点和钻探深度。
同时,需要对勘察结果进行分析,以确定合适的施工方法和适当的压实设备。
降温剂降温剂是一种添加到季节性冻土的土壤中的物质,通过降低土壤温度来防止其结冰。
这种方法在施工过程中非常简单,因为只需要在相关区域撒布降温剂,然后通过使用轻型设备(如拖拉机或手推车)将其混入土壤中即可。
降温剂有多种类型,包括甲醛、丙酮和环氧树脂等。
重氮化合物重氮化合物是一种添加到含有季节性冻土的土壤中的化学物质。
这种物质可以通过降低季节性冻土的冰点来防止其在表面露出。
实施重氮化合物处理措施需要进行特别考虑。
必须在施工前,进行详细的风险评估和计算。
如果重氮化合物被错误地添加或管理,可能会导致土壤污染和环境破坏。
季节性冻土是一个社会和环境问题,它对工业和社会活动的进行带来了很多限制和不便。
为了解决这些问题,需要采取一系列不同的方法,如重度打压、降温剂和重氮化合物等。
实施这些方法的前提条件都是进行详细的风险评估和计算,并对季节性冻土区域进行认真的勘察,以确定最佳的措施。
对季节性冻土的认识
季节性冻土对工程的影响及防范措施摘要季节性冻土【seasonal frozen soil】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。
本文对季节性冻土的影响因素、分类、各种工程的影响及防范措施作了简要概述。
关键字:季节性冻土冻胀因素冻胀危害融沉防治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。
冻土知识点总结
冻土知识点总结冻土是指土壤或岩石中含有冰的土壤或岩石。
在大部分地区,冻土主要分布在高纬度地区和高海拔地区。
冻土对地球的温室气体循环、生态系统和气候变化有显著影响。
本文将从冻土的定义、形成、分类、特点、对气候变化的影响等方面对冻土进行总结。
一、冻土的定义冻土是指土壤或岩石中含有冰的土壤或岩石,常见于高纬度地区和高海拔地区。
冻土的存在与气温、土壤类型、地形和植被等因素有关,是地球表面过程和物质循环的重要组成部分。
二、冻土的形成冻土的形成与地球表面的气温和水分状况有密切关系。
在气温低于0℃的条件下,土壤中的水分或地下水中的水分会凝结成冰,形成冻土。
受地形和植被等因素影响,冻土的形成具有时空变异性。
1. 气温影响气温是影响冻土形成的主要因素。
在气温低于0℃的条件下,土壤中的水分会结成冰,形成冻土。
在高纬度地区和高海拔地区,由于气温低,冻土分布广泛。
2. 土壤类型影响土壤类型也是影响冻土形成的因素之一。
不同类型的土壤对温度的反应不同,有的土壤容易结冻,有的则不容易结冻。
粘土含水量较高,容易形成冻土。
3. 地形和植被影响地形和植被的特点也会影响冻土的形成。
山地、高原和盆地地形容易在低温条件下形成冻土。
植被的覆盖会对土壤温度产生影响,一定程度上调节土壤的冻融过程。
三、冻土的分类冻土按照不同的标准可以分为多个类别。
按照冰的含量和分布情况,冻土可以分为两种类型:季节性冻土和多年冻土。
季节性冻土又可分为浅层季节性冻土和深层季节性冻土。
1. 季节性冻土季节性冻土是指每年在冷季节形成,随着气温升高而融化的冻土。
它分布在地表下0.5米到3.5米之间,受气温的季节变化影响较大,非常脆弱。
2. 多年冻土多年冻土是指在地表下深处大于2米处的冻土层。
多年冻土通常在冬季达到最高的厚度,而在夏季会有所融化,但不会完全消融。
多年冻土对气候变化的响应时间较长,更加稳定。
四、冻土的特点冻土不同于其他类型的土壤,具有独特的特点和特性。
1. 冻土的机械性质冻土的机械性质受冻融循环影响较大。
高考地理冻土知识点
高考地理冻土知识点地理是高考科目中的一项重要内容,而冻土又是地理学中的重要研究对象之一。
掌握冻土的相关知识点对于应对高考地理题目至关重要。
本文将详细介绍高考地理冻土知识点,以帮助考生更好地备考。
一、冻土的定义和分类冻土,指在长期低温条件下,地下或地表一定深度范围内土壤的含水部分由于温度低于冰点而凝固的现象。
根据冻土出现的季节性特征以及冻土形成的原因、影响等因素,冻土可以分为以下几类:1. 季节性冻土:又称季节性冰冻土,是指在每年的寒冷季节,土壤温度低于冰点,形成冻土。
每年冻融循环。
主要分布在寒冷季风区和亚寒带大陆性气候区。
2. 多年冻土:又称永久性冻土,是指在以寒冷季节为主的气候条件下,土壤温度长期低于冰点,形成长期存在的冻土。
多年冻土主要分布在高寒地区,如北极地区、高山地区等。
3. 浸润冻土:又称液态冻土,是指土壤中存在液态水,在冻土界面之下重新冷冻并形成冻土。
浸润冻土主要分布在湿润气候带。
二、冻土形成的因素冻土的形成受到多个因素的影响,主要包括以下几个方面:1. 气候因素:低温是冻土形成的前提条件,气温低于0℃是冻土形成的基本要素。
2. 地形因素:坡度、高程等地形因素影响了冻土的形成和分布。
如高山地区、山地沟谷等地形多冻土分布。
3. 土壤因素:土壤的质地、含水量、渗透性等土壤因素影响了冻土的形成。
富含黏土和有机质的土壤更容易形成冻土。
4. 植被因素:植被覆盖对于冻土的形成有一定的影响。
植被可以起到保温的作用,减缓冻土的形成。
三、冻土的影响和利用冻土的存在对于土地利用、生态环境以及经济发展等方面都有一定的影响。
1. 土地利用:由于冻土对土壤渗透性和稳定性有一定的影响,冻土地区往往不适宜开展农业活动。
2. 生态环境:冻土地区的植被生长周期短,生态系统相对脆弱。
同时,冻土融化导致水分增多,容易形成湿地,增加了生态环境的多样性。
3. 经济发展:冻土资源具有较高的开发价值。
在工程建设方面,冻土是天然冷库,可用于储存冷藏物品。
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。
中国冻土分布规律
中国冻土分布规律一、引言中国是一个地域辽阔、自然环境多样的国家,冻土分布广泛。
冻土是一种特殊的土壤类型,其水分在零度以下时冻结成冰,导致土壤的物理性质和工程性质发生显著变化。
了解中国冻土的分布规律对于工程建设、生态环境保护和农业生产具有重要意义。
二、中国冻土类型及分布季节性冻土:季节性冻土是中国最常见的冻土类型,主要分布在东北、华北、西北和青藏高原等地区。
这些地区冬季寒冷,土壤中的水分在零度以下时冻结成冰,形成季节性冻土。
随着春季的到来,气温升高,冻结的土壤开始融化,恢复正常的土壤性质。
多年冻土:多年冻土主要分布在中国的青藏高原和高山地区,如昆仑山、祁连山、天山等。
这些地区海拔高,气温低,土壤中的水分长期保持在零度以下,形成多年冻土。
多年冻土的厚度较大,对工程建设和生态环境的影响更为显著。
三、中国冻土分布规律纬度地带性:中国冻土的分布具有明显的纬度地带性。
从北向南,随着纬度的降低,季节性冻土的分布范围逐渐减小,而多年冻土的分布范围逐渐增加。
这是由于纬度越高,冬季越寒冷,土壤中的水分越容易冻结成冰。
垂直地带性:中国冻土的分布还具有明显的垂直地带性。
在高山地区,随着海拔的升高,气温逐渐降低,土壤中的水分越容易冻结成冰。
因此,在高山地区,从山脚到山顶,冻土的分布呈现出明显的垂直分带性。
地形地貌影响:地形地貌对冻土的分布也有重要影响。
例如,在青藏高原地区,由于地势高亢、气候寒冷干燥,多年冻土广泛分布。
而在东北地区,由于地势低平、气候湿润,季节性冻土分布较为广泛。
此外,河流、湖泊等水体附近也容易出现冻土。
地质构造影响:地质构造对冻土的分布也有一定影响。
例如,在断裂带附近,由于地下水的涌出和地温的异常变化,容易出现多年冻土。
而在一些岩石透水性较好的地区,由于水分容易下渗和冻结,也容易出现季节性冻土。
人类活动影响:人类活动对冻土的分布也有一定影响。
例如,在城市建设过程中,由于大量取土和排水设施的建设,会改变原有的水文地质条件,从而影响冻土的分布。
探析迪庆高原冬季季节性冻土路基施工
探析迪庆高原冬季季节性冻土路基施工摘要:公路是线型建筑物,路基是线型建筑物的主体,它贯穿公路的全线,与桥梁、隧道相连。
因此,路基是公路的重要组成部分,其质量的好坏,关系到整个公路的质量。
路基又是路面的基础,它与路面共同承受行车荷载的作用。
实践证明没有坚固、稳定的路基,就没有稳固的路面。
路基的强度和稳定性是保证路面强度和稳定性的先决条件。
季节性冻土在冻结时可使地面隆起,融化时可使表土翻浆泥泞。
为了保证工期,在云南最高海拔的迪庆必须在有季节性冻土的冬季继续施工。
为保证质量,对季节性冻土进行有效的处理,成为工程上一个十分重要的课题。
使路基具有足够的水温稳定性,在季节性冰冻比较严重的地区迪庆,如何科学的采取措施及优化施工工艺,值得所有技术人员研究。
解决季节性冻土对路基的危害。
本文对国道214线香德二级公路冬季路基施工的有关方面进行了探析,以期对季节性冻土的施工提供一点参考。
关键词:迪庆高原;冬季季节性冻土;路基施工引言:国道214线香德二级公路起点为海拔3300米的香格里拉县,止点为海拔3500米的德钦县。
穿越海拔4380米的白茫雪山垭口。
线路总体走向为由北向南,路线全长154.328KM。
迪庆地处滇、藏、川三省(区)交界处,在东经90°35’——100°19’、北纬26°52’——29°16’之间,金沙江、澜沧江中上游,北接西藏昌都地区,东邻四川甘孜藏族自治州,南与丽江地区毗邻,西与怒江州相连。
迪庆属青藏高原南延部分,横断山脉西南腹地。
全州平均海拔3380米,是云南省海拔最高的地区。
地形呈纵深切割之势,高低悬殊大,最高6740米。
全年无夏季,年平均气温5.5℃,最低气温可达-27°,最高气温26°。
4月—10月为无霜期,但在白茫雪山上9月就会雪花飘飘,冰天雪地。
所以,为了工期,必须在冬季也要进行路基及混凝土的施工。
一、冻土的成因及危害冻土是指温度等于或低于0℃且含有冰的各类土,发生在高纬度或高山等严寒地区。
地理冻土解析知识点总结
地理冻土解析知识点总结冻土的形成过程:冻土的形成是一个长期的过程,主要受气候、地形地貌、土壤等多种因素的影响。
冻土的形成主要经历了以下几个阶段。
1. 多年冻土形成阶段:多年冻土主要分布在寒冷地区,气温长期低于零度。
在这种气候条件下,地下水和土壤中的水分会结冰,并在地下层中形成冰层。
当冰层遇到非常低温的时候,会逐渐形成厚度较大的冻土层,这就是多年冻土。
2. 少年冻土形成阶段:少年冻土主要分布在气温季节变化较大的地区。
在这种气候条件下,地下水和土壤中的水分会因为气温变化而结冰,从而形成冰层。
这种冰层会随着气温的升降而周期性地形成和消融。
3. 季节性冻土形成阶段:季节性冻土主要分布在温带地区。
在这种地区,气温会随着季节的变化而发生较大的变化。
在寒冷季节,地下水和土壤中的水分会结冰,形成冻土。
而在温暖季节,冰层则会逐渐融化。
冻土的分布特点:冻土广泛分布在北半球的寒冷地区,其中以北极圈和高山地区的冻土分布最为广泛。
1. 北极圈的冻土:北极圈主要分布在北极地区,其中包括俄罗斯的西伯利亚、加拿大的西北地区、美国的阿拉斯加等地。
这些地区的冻土主要为多年冻土,厚度较大,覆盖面积广。
2. 高山地区的冻土:高山地区的冻土主要分布在喜马拉雅山脉、阿尔卑斯山脉、安第斯山脉等地区。
这些地区的冻土主要为季节性冻土,气温和季节变化较为显著。
3. 南极地区的冻土:南极地区的冻土主要分布在南极大陆的部分地区,由于气温极低,厚度较大的多年冻土覆盖面积较广。
冻土的环境影响:冻土在地球的生态环境、气候变化、地质地貌等方面都有着重要的影响,下面将从几个方面进行具体解析。
1. 生态环境影响:冻土层中的水分被冻结成冰,形成了冻土层的特殊土壤结构。
这种土壤结构对于植物的生长、根系的扎根、土壤的养分循环等都有着重要的影响。
另外,冻土层的融化会导致地表变得湿润,成为了湿地环境,对湿地生态系统的形成和生物种群的分布都有着重要的影响。
2. 气候变化影响:冻土层对气候的变化和调节有着重要的作用。
我国季节性冻土区公路路基冻害及其防治措施
土体的冻结过程,实际上是土中温度的变化过程。土体中任何部位的冻结程度主要受控于当地气温以及路基填料的传热能力。对于某一地区的冻结深度可以结合当地气温和土体热物理特性进行计算。但是地表温度与气温之间存在一定的差异,差异量值大小与地表条件关系密切,随着冻融循环次数的增加,将最终影响到路基土体的物理力学性质。在工程实践中经常用到的冻结指数是负气温的累积数,气温越低,冻结指数越大,路基土的冻结深度就越深,路基中的聚冰可能性就越大。
由于季节性冻土给我国公路路基造成了严重的损害,很多相关部门就其危害形式、产生原因、影响因素和防治措施等方面做了很多研究性工作,并且都取得了不小的成果,对解决实际性路基冻害问题提供了指导经验。但是,季节性冻土存在很强的区域性,这就使得这些成果有一定的针对性,难以盖全季节性冻土的全部特征。根据前人的研究经验和相关文章,本文从季节性冻土的危害形式、影响因素和防治措施方面进行了一定的研究,以期能对今后相关工程的施工、勘探和防护提供一定的依据。
太大的路基土湿度使得承载能力降低,受上部荷载影响,多会出现过量变形,由此需要改善路基水分状况。先要搞好路基与路面的排水工作。采取各种措施处置地面水,如边沟与排放等,避免出现漫流或下渗情况。在地下水方面,可设置盲沟与立式渗井等,通过截断与降低引向路基范围外。
4.3改进路基路面结构
国内多次研究防治道路冻害的结构形式,提出了许多结构层,如石灰土与双基层等。现阶段高等级公路一般使用半刚性结构层。将橡胶颗粒加粉煤灰土材料的冷阻层设置在路基中,对地表负温的传递起到阻碍作用,以此预防季节性冻土区道路冻害。
3.3土体水分
土体中的水分是导致冻胀的物理因素,工程实践证明,只有土中水分超过一定界限之后才会产生冻胀,在外界条件相同的情况下,土体含水量越高,其冻胀的程度越严重。自然界中路基的含水程度受到降水、地下水位、地表水流等的影响,地下水位对冻胀的影响尤为强烈,当冻结区附近地下水水位较高,毛细水上升高度能够达到或接近冻结线,冻结区能得到水源的补给时,将会发生比较强烈的冻胀。此外,不同的土质其冻胀敏感性不同,其起始冻胀含水率也不同。
黑龙江省季节性冻土的气候特征分析
黑龙江省季节性冻土的气候特征分析黑龙江省是中国最大的冻土区之一,其中季节性冻土在气候特征上表现出许多独特的特点,受大气环流、地表特征和冰雪过程的复杂影响,具有特殊的气候特征。
本文就黑龙江省季节性冻土的气候特征进行深入分析,为未来发展提供参考。
一、黑龙江省季节性冻土年际变化黑龙江省冻土区域年际变化显著,冬季气温低,夏季气温高。
通常,11月到次年3月之间,温度下降,冻土区域逐渐扩大,冻土厚度增厚。
冻土结界较厚,整个冻土季节波动较大,且以冬季和初春时期冻土厚度最高,夏初前后期冻土厚度最小。
冻土根层气温变化更为显著,在冬月时,根层气温低,可达零下15℃以上,而到夏月,根层气温剧烈上升,可达零上2℃以上。
此外,冻土根层水分也有明显变化,冬季含水率较小,而夏季则较高。
二、黑龙江省季节性冻土的气候特征1、气温黑龙江省的季节性冻土区气温显著变化,冬季低温可达零下30℃以下,夏季高温可达零上30℃以上。
全年最高气温多出现在7月至8月份,而最低气温多出现在12月至次年1月。
此外,冻土层深度不同区域气温也会有差异,且可以单独衰减。
2、降水黑龙江省季节性冻土区降水量较少,全年以夏季降水量最多,其次为春季,而冬季降水量最少。
降水垂直分布以5-15m深度处最多,30m以下降水量较少,而30-40m深度处降水量最少。
此外,东部近海和西部乡镇地区的降水量也相差较大。
3、日照黑龙江省季节性冻土地区日照量较多,以春季日照量最高,其次为夏季;而冬季日照量最低,甚至可达零日以下。
此外,季节性冻土区日照时间也显著,冬季以夜晚的太阳时间最长,夏季以白天的太阳时间最长。
三、黑龙江省季节性冻土的发展前景黑龙江省季节性冻土气候特征明显,其发展前景亦广阔。
一方面,季节性冻土地区大气污染物累积量低,能提供良好的生态环境,从而为城市及自然生态提供优质的环境。
另一方面,季节性冻土地区的气候条件和地表特征对农业、林业、地质勘查及建筑等行业发展具有重要意义。
17-4.3-8 冻土的定义、类型、分布及其变形特征
作业题:
1.什么是冻土?它分为哪几种类型?各自突出 的工程地质问题是什么?
季节性冻土的主要工程地质问题是冻结时膨胀,融化时 下 沉。从工程性质上看,液态水转化为冰,膨胀率为1/11,冻 土体 积相应也增大,产生类似膨胀土的性质,夏季融化时由 于分布 不均匀,局部土中含水量增大,土呈软塑或流塑状态 ,出现融 沉;还可以使边坡土体开裂,路面下凹,出现翻浆冒 泥。
一般来说,土中粉粒 或粘粒含量越高,含水量 越大,冻胀性越强。
被破坏的公路
土的冻胀性的大小用冻胀率n来表示,n为土在冻 结 过程中土体积的相对膨胀量,以百分率表示,即:
n h2 h1100% h1
式中:h1——土体冻结前的高度(cm); h2——土体冻结后的高度(cm)。
☆ 按n值的大小,我们可将冻土分为四类: 强冻胀土 n>6% 冻 胀 土 6%≥n>3.5% 弱冻胀土 3.5%≥n>2% 不冻胀土 n≤2%
在正温条件下,即冻土融化后的抗压强度与抗剪强度均显 著降低。对含冰量很大的土,融化后的粘聚力约为冻结时的1/10, 这时建于冻土上的建筑物因地基强度破坏而造成严重的事故。
4. 冻土的变形性质,通常分为两个方面:冻胀性和融沉性。
a.冻胀性
冻土作为建筑的地基,若长 期处于稳定冻结状态时,具有较 高的强度和较小的压缩性或不具 压缩性,但在冻结过程中却表现 有明显的冻胀性,对地基很不利。 影响冻土冻胀性的因素,除温度 外主要是土的颗粒大小及含水量 等。一般讲,土颗粒越粗,含水 量越小,冻胀性就越小;反之越 大。
3.3.4 冻土
(2)多年冻土
冻结状态持续多年(三年以上)或永久不融的土, 称为多年冻土或永久冻土。
多年冻土往往在地面以下一定深度存在着。其上接 近地表的部分,因受季节性影响,也常发生冬冻夏融, 这部分通常称为季节性冻结层。因此,多年冻土地区也 常伴有季节性的冻融现象存在。
任务四 季节性冻土地区路基施工
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。
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。
中国季节性冻土标准
中国季节性冻土标准中国季节性冻土标准是指根据中国地理气候特点所制定的关于季节性冻土的相关规定和标准。
季节性冻土是指在寒冷季节,土壤温度下降至冰点以下,形成冻土层的自然现象。
由于中国地域广阔,气候类型多样,季节性冻土的分布和特点也各不相同。
因此,制定中国季节性冻土标准对于科学合理利用土地资源、建设工程和保护生态环境具有重要意义。
首先,中国季节性冻土标准应包括对季节性冻土的定义和分类。
季节性冻土可分为浅层冻土和深层冻土两种类型,其特点和影响也各有不同。
在制定标准时,应考虑到不同类型冻土的特点,为不同地区和工程提供相应的技术要求和建设标准。
其次,中国季节性冻土标准应包括对季节性冻土工程的技术要求和建设标准。
季节性冻土对于工程建设和土地利用有着重要的影响,因此在建设工程时需要考虑季节性冻土的存在和影响。
制定季节性冻土标准,可以为工程建设提供科学合理的技术要求,保障工程的安全和稳定。
另外,中国季节性冻土标准还应包括对于季节性冻土区域的生态环境保护要求。
季节性冻土区域往往是生态环境脆弱的地区,而工程建设和人类活动往往会对生态环境造成影响。
因此,在制定季节性冻土标准时,应考虑到对生态环境的保护要求,促进生态环境与工程建设的协调发展。
最后,中国季节性冻土标准还应包括对季节性冻土区域的资源利用和管理要求。
季节性冻土区域往往蕴藏着丰富的自然资源,如矿产资源、水资源等,而这些资源的开发利用也需要考虑到季节性冻土的存在和影响。
因此,在制定季节性冻土标准时,应考虑到对资源的科学合理利用和管理要求,促进资源的可持续利用和保护。
综上所述,中国季节性冻土标准应包括对季节性冻土的定义和分类、季节性冻土工程的技术要求和建设标准、季节性冻土区域的生态环境保护要求,以及季节性冻土区域的资源利用和管理要求。
通过制定科学合理的季节性冻土标准,可以为中国的工程建设、土地利用和生态环境保护提供科学依据,促进各项工作的健康可持续发展。
北方季节性冻土的冻融规律分析及水文特性模拟
在含水率方面,桩土体系的含水率越高,其冻胀融沉量越大。这是由于水分在 冻结过程中会产生体积膨胀,从而导致桩土体系的冻胀融沉现象加剧。
此外,实验结果还显示,桩土体系的冻胀融沉现象受到桩土界面特性的影响。 当桩土界面具有良好的连通性时,水分可以在桩土体系中自由迁移,从而使得 冻胀融沉现象更加明显。相反,当桩土界面被阻隔时,水分难以在桩土体系中 迁移,从而抑制了冻胀融沉现象的发生。
混凝土冻融损伤特性分析
1、损伤变量:混凝土冻融损伤的严重程度可以用损伤变量来表示。损伤变量 通常定义为混凝土在冻融循环作用下的质量损失、强度降低、吸水率增加等指 标。
2、损伤演化:通过对混凝土冻融损伤变量随时间的变化规律进行分析,可以 掌握损伤的演化过程。这有助于评估混凝土耐久性和预测其剩余寿命。
哈伊高铁连接了哈尔滨和伊春两大城市,线路全长318公里,设计时速250公 里。其中,哈尔滨至铁力段是哈伊高铁的重要组成部分,该段线路全长188公 里,地处高寒地区,沿线多处分布季节性冻土。由于高寒地区的特殊气候条件, 这里的季节性冻土对高速铁路的路基建设提出了极大的挑战。
首先,高寒地区的季节性冻土对施工造成了很大的困难。冻土的冻结和融化会 导致路基的冻融变形,对线路的平顺性和稳定性产生影响。此外,季节性冻土 区的高速铁路施工还需要面对冻土区段内的不稳定性和潜在的安全风险。这就 需要我们在施工过程中采取有效的措施来应对这些问题。
北方季节性冻土的水文特性模拟方法和技术包括以下几个方面:
(1)数据采集:通过野外调查、遥感、钻探等方式获取北方季节性冻土地区 的水文数据,包括土壤含水量、地下水位、河流流量等。 (2)实验模拟:利 用室内实验和数值模拟等方法,研究北方季节性冻土地区的水文循环过程和规 律。例如,通过构建数值模型来模拟水分在土壤中的运动和转化过程。
公路季节性冻土设计与施工技术规范
公路季节性冻土设计与施工技术规范一、引言季节性冻土是指在寒冷季节,土壤温度低于冰点,造成土壤水分冻结形成冰体的现象。
对于公路工程设计与施工而言,季节性冻土是一个重要的工程地质问题。
本文将详细讨论公路季节性冻土的设计与施工技术规范。
二、季节性冻土的特点1. 温度变化对土壤稳定性的影响季节性冻土会引起土壤的体积变化,对公路工程的稳定性产生影响。
特别是在冻融交替的季节,土壤的体积变化可能导致路基和路堤的变形和破坏。
2. 冻融循环对路面的损伤冻融循环会造成路面上的裂缝和坑洞,增加了行车的不安全性。
因此,在设计公路时,需要考虑对季节性冻土的适应性,提高公路的冻融稳定性。
三、公路季节性冻土设计规范1. 土壤物理性质测试在进行公路设计前,需要对季节性冻土地区的土壤进行一系列的物理性质测试。
这些测试包括土壤的冻结点、堆积密度、孔隙度等指标的测定。
通过测试结果,可以了解土壤的稳定性和冻融特性。
2. 路基和路堤设计在季节性冻土地区,路基和路堤的设计需要特别关注其稳定性和防冻性能。
采用适当的路堤高度和宽度,以及加强土工材料的使用,可以减少冻融对路基和路堤的影响。
3. 排水系统设计良好的排水系统对于公路建设来说至关重要。
在季节性冻土地区,排水系统的设计应考虑到冻融循环时积水可能冻结导致路面损坏的问题。
因此,应合理设置排水沟、雨水收集设施等。
四、公路季节性冻土施工技术规范1. 施工时间的选择在季节性冻土地区进行公路施工时,需要选择合适的时间段。
通常,施工应在气温较高的季节进行,以减少土壤冻结带来的影响。
2. 材料选择与调配在季节性冻土地区施工时,应根据当地土壤特性选择适当的材料,并进行合理的调配。
这样可以增加土壤的强度和稳定性,减少冻融对路面的影响。
3. 设备和工艺要求在施工过程中,应选用适当的设备,并采用先进的施工工艺。
这些都有助于提高施工效率和路面质量,减少冻融对公路的影响。
五、总结公路季节性冻土的设计与施工在工程建设中具有重要的意义。
季节性冻土名词解释
季节性冻土名词解释冻土是指天然形成的,在一定条件下处于永久冻结状态的土层。
冻土的形成与地表的天然降水和地表的温度有关。
冻土随时间推移会发生融化、冻胀或融沉等变化,使冻土体积不断增加,即使是同一地点的同一层冻土也可能会出现这种情况。
根据形成的地质条件不同,冻土可分为大陆性冻土、海洋性冻土和高山冻土。
季节性冻土主要包括季节冻土、季节积雪冻土和季节性冰冻土。
由于积雪层埋藏在地下深处,热量不易散失,地表严寒,且具有强烈的辐射冷却作用,故称为季节性积雪冻土。
在一年内终年积雪,并有深厚积雪覆盖,不会融化,如阿尔卑斯山地区及我国新疆西部和北部山区等处。
对于森林植被茂密的高山和高纬度地区,往往在高山顶部也存在着季节性积雪冻土。
它主要是因为冻结期时间较长,积雪在重力和动力作用下沿着地面产生崩坍、滑动、推移和侵蚀,使岩屑得以搬运而堆积成的地貌。
如果上述地层中含有砂砾、石块或其它有机质物质,则称为季节性冰冻土。
它的特点是含有许多碎石块和岩屑。
因此,这类土具有冻胀性。
季节性冰冻土不论在地表或地下都是一些冰丘、冰垄和大小不等的漂砾。
季节性冰冻土的形成与气候干旱和降水量稀少有密切的关系,多分布在世界最大的干旱地区,如北非和西亚沙漠中。
海洋性冻土仅见于低纬度地区,它是海洋性冻土与大陆性冻土的过渡带。
冻土基本上分为三个亚类,即多年冻土、季节性冻土和融区冻土。
多年冻土和季节性冻土都是冬季处于永久性冻结状态的土层。
它们在空间分布上可分为两带:一带是分布于多年冻土地区以外的多年冻土地区;另一带则是分布于多年冻土地区内的各月冻土地区。
由于多年冻土的范围随纬度的降低而缩小,所以可按月份来划分。
季节性冻土只存在于某些特定地区,它是由于夏季多雨或地下水流动,带走了地表覆盖层中的部分热量,使土壤和地下水逐渐达到或超过了冰点而引起的冻结和融化交替过程,使地表逐渐解冻,一般发生在春季。
融区冻土则是由于地下水和地表水流动,带走了地表覆盖层中的部分热量,使土壤和地下水逐渐达到或超过了冰点而引起的冻结和融化交替过程,使地表逐渐解冻。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
季节性冻土对工程的影响及防范措施摘要季节性冻土【seasonal frozen soil】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。
本文对季节性冻土的影响因素、分类、各种工程的影响及防范措施作了简要概述。
关键字:季节性冻土冻胀因素冻胀危害融沉防治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。
季节性冻土地区铁路路基冻害及其防治措施路基冻害的分类根据铁路沿线季节性冻土地区所出现的铁路路基冻害现象,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铁路病害。
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,发生冻害处的铁路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。
铁路局管内发生的大部分铁路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翻浆冒泥由于铁路局管内独特的地质、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。
中国东部地区冻土的分布主要表现为随纬度呈带状分布,而青藏高原冻土分布主要表现为随海拔高度呈垂直地带性分布,西北地区则两者兼而有之。
在全球变暖景下,近几十年来,中国地区的冻土总体表现为最大冻土深度减小,冻结时间推迟,融化时间提前,冻结持续日缩短,多年冻土面积萎缩,以及冻土下界上升的总体退化趋势。
冻土的主要转型时期发生在20世纪80年代中期。
同时,在一些地区的冻土也有不同的变化,例如在东北大兴安岭部分地区、青藏高原的柴达木盆地北部地区、青海东南部部分地区,冻土是总体呈增加的趋势。
季节性冻土的冻胀性、融沉性等特性对工程影响重大。
本文对季节性冻土的影响因素、分类、各种工程的影响及防范措施作了简要概述。
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。
随着科学的发展技术的进步,会出台越来越成熟、效果越来越显著、成本越来越低的技术或手段。
参考文献(References)[1] 周幼吾,郭东信,程国栋等.中国冻土.北京:科学出版社, 2000[2] 张风鹏,西北建工学院,《季节性冻土的危害分析》,2003[3] 冯泰,王玉孝.概率统计辅导[M]1北京:中国铁道出版社,1982[4] 铁道第一勘察设计院.铁路工程地质手册[M].北京:中国铁道出版社,2002[5] 李治平.多年冻土地区道路病害及其防治对策[J].东北公路,2003,26(4):69—70[6] 张敬东,齐志刚等.浅谈多年冻土地区公路病害与防治措施[J][7] 张小军,何志平等.道路的冻胀与防治措施[J],中国公路学报,1994,7(2):20-21刘鸿绪,孙彦福,陈亚明等.季节冻土层对房屋地震破坏的影响[8] 戴惠民,王兴隆.季冻区公路桥涵地基土冻胀性的研究[J]中国公路学报,1989,2(4):18-25[9]铁道部,《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB 10002.5-2005)。