季节性冻土的冻胀因素及其分类
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≤015
> 210 210 ≥Z > 115 115 ≥Z > 110
≤110
> 210 210 ≥Z > 115
≤115
> 210 ≤210 不考虑
不冻胀
弱冻胀
冻胀
强冻胀 不冻胀 弱冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀 弱冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀 不冻胀 弱冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀 弱冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀 强冻胀 特强冻胀 特强冻胀
170 219 171 311 171 312 125 510 125 510 125 416 110 610 138 510 138 419 138 414 113 315 113 315 113 317 134 419 134 512 134 510 141 418 141 416 141 511
细砂 、粉砂
W ≤12 ( S r ≤015) 12 < W ≤18 (015 < S r ≤018)
W > 18 ( S r > 018)
W ≤14
14 < W ≤19
W > 19
W ≤W p + 2
粘性土
W p + 2 < W ≤W p + 8
W p + 8 < W ≤W p + 15 W p + 15 < W ≤W p + 32
注 : (1) W p 为塑限含水量 , % ; W 为天然含水量 (标准冻深范围内冻前含水量平均值) ; S r 为土的饱和度 ;
(2) 当含盐量超过 015 %时 ,应根据实际情况降级考虑
3 结 论
真形试验结果提出的。因此 ,以上所得到的公路桥涵
公路桥涵工程季节性冻土分类是根据桥涵地基常 工程季节性冻土的冻胀分类方法及其依据是合理的。
·1 ·
总第 135 期
黑龙江交通科技
第5期
组 、细砂数据 51 组) 进行分析 。
类地下水界限值及推荐值如表 2 所示 。
粘性土的冻胀率与地下水位的关系如下
kd = aex pbz = 351 le - 01019 z
(4)
R = 0188 F = 410174 > F0101 = 6181
即 6/ 0147 < W - W p ≤15/ 0147 则 W p + 1218 < W ≤W p + 3119 取 W p + 15 < W ≤W p + 32 Ⅴ类特强冻胀土 :η> 15
亦即 W > W p + 32
表 2 冻胀分类地下水界限值
m
土名
冻胀分类不同时地下水界限值 不冻胀 弱冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀
其冻胀性 (冻胀率) 划分为五类 :不冻胀 (η ≤1 %) 、
R = 0187 F = 391162 > F0101 = 712
弱冻胀 ( 1 % < η≤315 %) 、冻胀 ( 315 % < η ≤6 %) 、
式中 : Z 为冻前地下水位 ,cm ;其他符号意义同上 。
强冻胀 (6 % <η≤15 %) 和特强冻胀 (η> 15 %) 。分
W > W p + 32
> 115 ≤115
> 115 ≤115
> 115 ≤115
> 110 110 ≥Z > 016 016 ≥Z > 014 014 ≥Z > 011
≤011
> 110 110 ≥Z > 016 016 ≥Z > 014
≤014
> 110 110 ≥Z > 016
≤016
> 210 210 ≥Z > 115 115 ≥Z > 110 110 ≥Z > 015
911 618 618 1715 1715 1715 1213 1314 1314 1314 1019 1019 1019 1512 1512 1512 1412 1412 1412
0132 0146 0147 0129 0129 0126 0149 0137 0137 0133 0132 0132 0134 0132 0134 0133 0134 0132 0136
粘性土 细砂
计算值 推荐值 计算值 推荐值
1187 > 210 0187 > 110
1121 > 115 0154 > 016
0193 > 110 0133 > 014
0145 > 015 0106 > 011
< 0145 ≤015 < 0106 ≤011
112 地下水对冻胀的影响
如前所述 , 地下水埋藏深浅对土的冻胀影响很 大 ,对于这方面许多文献作过很好论述 。为定量分 析地下水与桥涵基土的冻胀关系 , 我们对庆安冻土 科学试验站多年的试验资料 ( 包括粘性土数据 159
如大庆油田设计院取α为 0167 , 建工部建筑研究院
取α为 013 。
为此 ,我们也按 ( 1) 式关系 , 分析整理了现场试
验资料 ,如表 1 所示 。
算术平均值 α为
α=
∑n αi i=1 n
=
0136
标准差 S
n
∑(αi - α) 2
S=
i=1
n- 1
= 01068
表 1 粘性土 α值
资料 编号
根据 (4) 、(5) 式分别计算粘性土 、细砂的冻胀分
类依据如表 3 所示 。
表 3 季节性冻土分类
土的名称
冻前土的天然含水量 W / % 冻结期间地下水位低于冻结线的最小距离 hW/ m
冻胀类别
岩石 、碎石土 、砾砂 、粗砂 、中砂 (粉粘粒含量 ≤15 %)
不考虑
不考虑
不冻胀
碎石土 、砂砾 、粗砂 、中砂 (粉粘粒含量 > 15 %)
见土质在不同含水量 、不同地下水位条件下多年现场
收稿日期 :2005 - 02 - 23
·2 ·
偏差系数 Cv
Cv
=
s α
=
01189
( 1819
%)
保证率为 95 %的α值
α=α+ 11645 s = 0147
因此 η= 0147 ( W - W p)
(3)
根据 (3) 式计算粘性土冻胀分类含水量界限值 ,
并参照有关资料做部分修正 。
Ⅰ类不冻胀土 :η≤1
即 W - W p ≤1/ 01wk.baidu.com7 则 W ≤W p + 211 取 W ≤W p + 2 Ⅱ类弱冻胀土 :1 <η≤315
2005 年 第 5 期 (总第 135 期)
道路工程
黑龙江交通科技 HEILONGJ IANG J IAOTONG KEJ I
No . 5 ,2005 ( Sum No . 135)
季节性冻土的冻胀因素及其分类
王志涛1 ,王开生2
(11 龙建路桥股份有限公司第二工程处 ;21 黑龙江省交通科学研究所)
冰川冻土研究所 、哈尔滨建筑工程学院和黑龙江省低
温建筑科学研究所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=η112γ 09γ W d ( W - Wp) ≈018( W - Wp)
(2)
式中 :γd 为土的干容重 ,1 500 kg/ m3 ;γW 为水容重。 另一些单位和学者则根据室内试验提出α值 。
摘 要 :对公路桥涵季节性冻土冻胀的影响因素进行了分析 ,并利用冻胀率进行分类供防冻害设计时进行参考。 关键词 :季节性冻土 ;影响因素 ;冻胀率 ;分类 中图分类号 :U416 文献标识码 :C 文章编号 :1008 - 3383 (2005) 05 - 0001 - 02
1 冻胀的影响因素分析 111 土中含水量对冻胀的影响
细砂的冻胀率与地下水位的关系 ,可用 (5) 式表示
2 公路桥涵工程季节性冻土分类
综上试验结果 ,重点考虑地下水 、冻前土中含水 量对土冻胀的影响 ,学习借鉴有关冻土分类方法 ,本 着简便适用的原则 , 将公路桥涵工程季节性冻土按
kd = a + bln z = 2412 - 512ln z
(5)
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)
(1)
式中 :η为冻胀率 , %; W 为冻土层内冻前平均含水
量 , %; Wp 为起始冻胀(相当塑限) 含水量 , %;α为系数。
关于系数α,目前取值不一 。如中国科学院兰州
Z/
cm η/
%
Wi -
Wp
αi
资料 编号
Z/
cm η/
%
Wi -
Wp
αi
1 120 418 2 120 511 3 120 514 4 135 515 5 135 514 6 135 510 7 129 316 8 129 316 9 121 418 10 121 510 11 121 513 12 155 215 13 155 213 14 155 210 15 150 215 16 150 217 17 150 310 18 170 310 19 170 310
即 1/ 0147 < W - W p ≤315/ 0147 则 W p + 211 < W ≤W p + 715 取 W p + 2 < W ≤W p + 8 Ⅲ类冻胀土 :315 <η≤6
即 315/ 0147 < W - W p ≤6/ 0147 则 W p + 715 < W ≤W p + 1218 取 W p + 8 < W ≤W p + 15 Ⅳ类强冻胀土 :6 <η≤15
1617 1617 1617 1111 1111 1111 1319 1319 1318 1318 1318 618 618 618 613 613 613 911 911
0129 20 0131 21 0132 22 0150 23 0149 24 0145 25 0126 26 0126 27 0135 28 0136 29 0138 30 0137 31 0134 32 0129 33 0140 34 0143 35 0148 36 0133 37 0133 38
> 210 210 ≥Z > 115 115 ≥Z > 110
≤110
> 210 210 ≥Z > 115
≤115
> 210 ≤210 不考虑
不冻胀
弱冻胀
冻胀
强冻胀 不冻胀 弱冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀 弱冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀 不冻胀 弱冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀 弱冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀 强冻胀 特强冻胀 特强冻胀
170 219 171 311 171 312 125 510 125 510 125 416 110 610 138 510 138 419 138 414 113 315 113 315 113 317 134 419 134 512 134 510 141 418 141 416 141 511
细砂 、粉砂
W ≤12 ( S r ≤015) 12 < W ≤18 (015 < S r ≤018)
W > 18 ( S r > 018)
W ≤14
14 < W ≤19
W > 19
W ≤W p + 2
粘性土
W p + 2 < W ≤W p + 8
W p + 8 < W ≤W p + 15 W p + 15 < W ≤W p + 32
注 : (1) W p 为塑限含水量 , % ; W 为天然含水量 (标准冻深范围内冻前含水量平均值) ; S r 为土的饱和度 ;
(2) 当含盐量超过 015 %时 ,应根据实际情况降级考虑
3 结 论
真形试验结果提出的。因此 ,以上所得到的公路桥涵
公路桥涵工程季节性冻土分类是根据桥涵地基常 工程季节性冻土的冻胀分类方法及其依据是合理的。
·1 ·
总第 135 期
黑龙江交通科技
第5期
组 、细砂数据 51 组) 进行分析 。
类地下水界限值及推荐值如表 2 所示 。
粘性土的冻胀率与地下水位的关系如下
kd = aex pbz = 351 le - 01019 z
(4)
R = 0188 F = 410174 > F0101 = 6181
即 6/ 0147 < W - W p ≤15/ 0147 则 W p + 1218 < W ≤W p + 3119 取 W p + 15 < W ≤W p + 32 Ⅴ类特强冻胀土 :η> 15
亦即 W > W p + 32
表 2 冻胀分类地下水界限值
m
土名
冻胀分类不同时地下水界限值 不冻胀 弱冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀
其冻胀性 (冻胀率) 划分为五类 :不冻胀 (η ≤1 %) 、
R = 0187 F = 391162 > F0101 = 712
弱冻胀 ( 1 % < η≤315 %) 、冻胀 ( 315 % < η ≤6 %) 、
式中 : Z 为冻前地下水位 ,cm ;其他符号意义同上 。
强冻胀 (6 % <η≤15 %) 和特强冻胀 (η> 15 %) 。分
W > W p + 32
> 115 ≤115
> 115 ≤115
> 115 ≤115
> 110 110 ≥Z > 016 016 ≥Z > 014 014 ≥Z > 011
≤011
> 110 110 ≥Z > 016 016 ≥Z > 014
≤014
> 110 110 ≥Z > 016
≤016
> 210 210 ≥Z > 115 115 ≥Z > 110 110 ≥Z > 015
911 618 618 1715 1715 1715 1213 1314 1314 1314 1019 1019 1019 1512 1512 1512 1412 1412 1412
0132 0146 0147 0129 0129 0126 0149 0137 0137 0133 0132 0132 0134 0132 0134 0133 0134 0132 0136
粘性土 细砂
计算值 推荐值 计算值 推荐值
1187 > 210 0187 > 110
1121 > 115 0154 > 016
0193 > 110 0133 > 014
0145 > 015 0106 > 011
< 0145 ≤015 < 0106 ≤011
112 地下水对冻胀的影响
如前所述 , 地下水埋藏深浅对土的冻胀影响很 大 ,对于这方面许多文献作过很好论述 。为定量分 析地下水与桥涵基土的冻胀关系 , 我们对庆安冻土 科学试验站多年的试验资料 ( 包括粘性土数据 159
如大庆油田设计院取α为 0167 , 建工部建筑研究院
取α为 013 。
为此 ,我们也按 ( 1) 式关系 , 分析整理了现场试
验资料 ,如表 1 所示 。
算术平均值 α为
α=
∑n αi i=1 n
=
0136
标准差 S
n
∑(αi - α) 2
S=
i=1
n- 1
= 01068
表 1 粘性土 α值
资料 编号
根据 (4) 、(5) 式分别计算粘性土 、细砂的冻胀分
类依据如表 3 所示 。
表 3 季节性冻土分类
土的名称
冻前土的天然含水量 W / % 冻结期间地下水位低于冻结线的最小距离 hW/ m
冻胀类别
岩石 、碎石土 、砾砂 、粗砂 、中砂 (粉粘粒含量 ≤15 %)
不考虑
不考虑
不冻胀
碎石土 、砂砾 、粗砂 、中砂 (粉粘粒含量 > 15 %)
见土质在不同含水量 、不同地下水位条件下多年现场
收稿日期 :2005 - 02 - 23
·2 ·
偏差系数 Cv
Cv
=
s α
=
01189
( 1819
%)
保证率为 95 %的α值
α=α+ 11645 s = 0147
因此 η= 0147 ( W - W p)
(3)
根据 (3) 式计算粘性土冻胀分类含水量界限值 ,
并参照有关资料做部分修正 。
Ⅰ类不冻胀土 :η≤1
即 W - W p ≤1/ 01wk.baidu.com7 则 W ≤W p + 211 取 W ≤W p + 2 Ⅱ类弱冻胀土 :1 <η≤315
2005 年 第 5 期 (总第 135 期)
道路工程
黑龙江交通科技 HEILONGJ IANG J IAOTONG KEJ I
No . 5 ,2005 ( Sum No . 135)
季节性冻土的冻胀因素及其分类
王志涛1 ,王开生2
(11 龙建路桥股份有限公司第二工程处 ;21 黑龙江省交通科学研究所)
冰川冻土研究所 、哈尔滨建筑工程学院和黑龙江省低
温建筑科学研究所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=η112γ 09γ W d ( W - Wp) ≈018( W - Wp)
(2)
式中 :γd 为土的干容重 ,1 500 kg/ m3 ;γW 为水容重。 另一些单位和学者则根据室内试验提出α值 。
摘 要 :对公路桥涵季节性冻土冻胀的影响因素进行了分析 ,并利用冻胀率进行分类供防冻害设计时进行参考。 关键词 :季节性冻土 ;影响因素 ;冻胀率 ;分类 中图分类号 :U416 文献标识码 :C 文章编号 :1008 - 3383 (2005) 05 - 0001 - 02
1 冻胀的影响因素分析 111 土中含水量对冻胀的影响
细砂的冻胀率与地下水位的关系 ,可用 (5) 式表示
2 公路桥涵工程季节性冻土分类
综上试验结果 ,重点考虑地下水 、冻前土中含水 量对土冻胀的影响 ,学习借鉴有关冻土分类方法 ,本 着简便适用的原则 , 将公路桥涵工程季节性冻土按
kd = a + bln z = 2412 - 512ln z
(5)
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)
(1)
式中 :η为冻胀率 , %; W 为冻土层内冻前平均含水
量 , %; Wp 为起始冻胀(相当塑限) 含水量 , %;α为系数。
关于系数α,目前取值不一 。如中国科学院兰州
Z/
cm η/
%
Wi -
Wp
αi
资料 编号
Z/
cm η/
%
Wi -
Wp
αi
1 120 418 2 120 511 3 120 514 4 135 515 5 135 514 6 135 510 7 129 316 8 129 316 9 121 418 10 121 510 11 121 513 12 155 215 13 155 213 14 155 210 15 150 215 16 150 217 17 150 310 18 170 310 19 170 310
即 1/ 0147 < W - W p ≤315/ 0147 则 W p + 211 < W ≤W p + 715 取 W p + 2 < W ≤W p + 8 Ⅲ类冻胀土 :315 <η≤6
即 315/ 0147 < W - W p ≤6/ 0147 则 W p + 715 < W ≤W p + 1218 取 W p + 8 < W ≤W p + 15 Ⅳ类强冻胀土 :6 <η≤15
1617 1617 1617 1111 1111 1111 1319 1319 1318 1318 1318 618 618 618 613 613 613 911 911
0129 20 0131 21 0132 22 0150 23 0149 24 0145 25 0126 26 0126 27 0135 28 0136 29 0138 30 0137 31 0134 32 0129 33 0140 34 0143 35 0148 36 0133 37 0133 38