涵闸保温基础设计

水工建筑物涵闸基础,往往座落在冻胀土地基上。规范规定:在冻胀土地基上,涵闸基础的埋深要超过当地最大冻深。采用深基础,其基础工程量往往占整个建筑物工程量的40—60％。冻深越大,问题越突出。而另外,加深基础也并不一定都能保证建筑物安全。黑龙江省绥化县津河闸,1.8m厚底板的冻胀上抬就是典型的例证。黑龙江省五十至六十年代修建的涵闸遭到冻胀破坏的比例是很高的。因此,在季节冻土地区强冻胀地基上,修建涵闸工程时,采用防冻措施,实现基础安全浅埋,对我国北方广大地区是一项具有重要实际意义的研究课题。本文从防冻方面,对涵闸保温基础设计进行探讨。     

关于季节冻土最大冻深的讨论

季节冻土最大冻深直接影响着它的冻胀量、冻胀率、法向力、切向力的计算,也是建筑设计、施工必不可缺的数据。然而,目前在国内外习惯上都将最大冻深和冻土层厚度混为一体,未严格加以区分,如气象台(站)和室内外试验测得的冻深都是冻层厚度,并非最大冻深。 土的冻胀量、迁移水量以及冻胀率,无论是采用理论公式或经验公式计算,均与冻深有关。当采用冻深不准确,所计算的冻胀率就不同,结果影响到按冻胀率来划分的冻胀土分类。     

基于不同冻结试验模式分析控制冻胀规律

对冻结技术应用中冻胀控制这一重要课题．通过试验比较了控制冻深的间歇冻结模式与传统连续冻结模式的冻胀量差异．试验结果表明：控制冻深的间歇冻结模式冻胀量为连续冻结模式的48．8％,其等效条件下的冻胀量约为连续冻结模式的71．2％,冻胀部分得到控制。针对该间歇冻结模式控制冻胀的规律,提出末透镜体层为冻胀控制的关键透镜体层。通过对试验的定性分析．指出控制冻深的间歇冻结模式在间歇段能够促使末透镜体分凝温度升高,形成速度减缓,继而出现停止形成的阶段,控制冻胀。分析指出控制冻深的间歇冻结模式是工程唯一可用的冻胀控制的冻结模式,且该模式较传统连续冻结模式更为经济。     

再论冻胀量与冻胀力之关系

讨论了新出版的《水工建筑物抗冰冻设计规范》（DL／T5082－1998）（98版）中的地表冻胀量对法向冻胀力影响的问题，认为地表冻胀量是冻胀率沿整个冻深的叠加，法向冻胀力则是在冻结锋面上冻胀应力沿基础影响范围之内的积分，法向冻胀力与地表冻胀量没有直接联系。     

粘性土水分状况对冻胀的影响

本文应用长春地区两处观测场所得的部分野外观测资料,对粘性土水分状态对冻胀的影响作初步分析。 一、观测场布置及成果分析 观测场地分别在长春地区的榆树县向阳水库及长春市郊区西新水库库岸缓坡上。造成四种不同地下水位的观测点,试坑平面尺寸为2×2m。各点观测项目包括冻深、地温、冻胀、地下水位,冻深以冻胀后的地面起算,其土质性质如表1。从1979年至1984年先后在向阳水库的泄洪渠和榆树县的松前灌区一干渠,以及向阳与西新观测场进行了观测,现将结果分析如下。     

大庆地区建筑物基础浅埋设计与施工技术

大庆地区土壤每年的冻结深度为1.7—2.3m。一年中有7个月的时间存在着冻土,属于深季节性冻土地区。多年观测表明,大庆土壤存在着从冻缩到特强冻胀的不同冻胀性。由于地基土的不均匀冻胀与融化下沉,造成了油田上建筑物的破坏,严重的影响着油田的工程质量。为了解决油田建设中与冻害有关的工程问题,我们一边开展季节性冻土地基的研究,一边开展房屋基础浅埋以及防冻害技术的研究,并把所得成果直接应用于工程设计与施工,收到了良好的效果。     

寒冷地区建筑物冻害裂缝及其处理方法

寒冷地区地基土的冻胀与融沉,往往引起建筑物产生冻害裂缝,按其性质可分为稳定裂缝与不稳定裂缝两种类型。本文主要讨论冻害裂缝发生原因、型式及实例分析,冻害事故处理和防治措施等几个方面。 一、冻害裂缝发生原因与型式 建在冻土上的建筑物,由于朝向不同及采暖的影响,基础周边冻结深度发展不均匀,通常角端冻深较大,墙中部较小(表1)。从冻结时间上看,冻结到基础底面的时间是不同的,也是四角先冻,中间稍后(表2)。     

吉林省公路102线路基冻胀规律及冻深计算方法

通过对吉林省内水泥混凝土公路路基冻害的调查,在现场观测和室内实验的基础上,对季节性冻土地区路基土冻害的机理和影响因素进行了研究.确定吉林省中部区域为冻胀易发区;而冻胀性强弱与土的干重度有关,土的干重度接近18 kN/m3时冻胀性最强.高路堤因垫层等的厚度对路基产生的压应力最大,而且存在荷载的抑制作用,冻胀量减小.分别由冻结指数和负气温积值确定的冻深表达式,可作为确定地区冻深的经验公式.     

分层冻胀量的观测方法研究

当前使用的分层冻胀量观测方法有单体冻胀尺法、叠合冻胀尺法和磁环法, 分析了这3种方法各自的优缺点, 从冻胀的机理出发, 在正冻土中的水分迁移和成冰规律的基础上, 提出了表面冻胀量和冻深对比法. 依据内蒙古永济冻土试验场、内蒙古巴林左旗二龙灌区冻害试验场和大庆地区等3个季节冻土区的分层冻胀量观测结果, 分析了该方法在季节冻土区不同地下水位和不同土质条件下的适用性; 同时, 还据青海江仓的资料, 对在多年冻土地区的应用性进行了评估. 结果表明, 对比法只可以用于近似确定季节冻土区的分层冻胀量, 要确定多年冻土区的分层冻胀量, 该方法是失效的.     

裂隙岩体冻融损伤关键问题及研究状况

工程岩体冻融损伤问题是寒区常见的工程难题,其主要诱因是岩体中水分的冻胀融缩作用。目前国内外学者关于冻岩问题的主要研究内容可大体归纳为冻岩物理力学性质、相变过程、低温多场(THM)耦合、冻融损伤模型及数值分析等4个大方面。几十年来,国内外学者通过理论分析、数值模拟、现场及室内试验等多种途径对冻岩问题展开研究,取得了丰硕的成果,但目前对冻岩问题的研究远未成熟,很多研究尚停留在试验探索阶段。要真正意义上揭示冻岩损伤机制,应以水冰相变为切入点,立足细观尺度,充分考虑冻胀融缩作用与裂隙扩展的相互影响,进而拓展至冻融作用对岩体裂隙网络发展的影响。     

非饱和粘土柱冻结时之若干特性

试验结果表明,非饱和粘土之未冻水含量、冻结温度、导水系数及扩散系数随其初始含水量而变化,并可用回归统计式子表示;冻锋面下出现脱水区;当地下水位小于100cm、冻结速率在2—4cm/d时,同一水平处之冻胀速率几乎一致;地下水埋深越浅,则冻锋面下之抽吸力变化越小,反之亦然;在地下水位相对较深、而冻结速率又较大时,由于水流不能充分补给,冻胀性降低。     

高海拔季节冻土区高速铁路路基水-热-冻胀变形特征研究 ——以兰新客专民乐段为例

兰新第二双线是世界上第一条修建在高海拔季节冻土区的高速铁路,路基填料采用通常认为是冻胀非敏感性材料的粗颗粒土（A、B组填料）。基于2015-2017年军马场-民乐区间（长约38 km）运营期现场监测发现,部分路段仍有较大冻胀量发生,对列车高速运营存在安全隐患。现场监测结果表明：该区间高铁路基平均冻结期为5个月,最大冻深介于3.0~3.8 m,约是天然冻深的2倍,路基2.7 m以上地层最大冻胀量可达27.5 mm。0~0.5 m级配碎石层含水量很低,控制在4%以内,暖季较高,寒季由于冻结而降低;0.5 m以下地层含水量相对较高,介于8%~15%之间,暖季较低,寒季较高,呈现“正弦”式分布,且随着路基深度增加而逐渐减小。路基冻胀发展过程大致可分为三个线性阶段,其中第二阶段（12月中下旬至次年1月中旬）为冻胀发展最快时期,历时约20天可达到稳定冻胀量。     

工程冻土学术交流会在兰州召开

由中国水利学会岩土力学专业委员会冻土专门委员会、中国科学院兰州冰川冻土研究所冻土工程国家重点实验室、全国水工建筑物抗冻情报网共同发起召开的工程冻土学术交流会,于1993年9月22—25日在兰州举行。参加会议的有来自我国北方10个省市区的科研、设计院所、工程建设管理部门及防渗材料生产厂家19个单位共32位代表。甘肃省水利厅副厅长、甘肃省水利学会副理事长冯婉玲、甘肃省水利厅总工程师、甘肃省水利学会名誉理事长王钟浩出席会议并讲了话。冻土工程国家重点实验室副主任徐学祖研究员就国内冻胀问题的研究现状及发展方向作了学术发言。会议就冻深和冻胀的预报、冻土工程分类、冻土力学和冻土热学最新研究成果、工程防冻胀融化破坏措施等主题展开     

混凝土衬砌渠道基土的冻胀分级及冻害防治措施

近年来,兄弟省根据其自然条件,以混凝土衬砌渠道基土种类、冻前地下水位埋深与冻土深度的最小距离及冻前土壤含水量为依据,进行地基土壤冻胀等级的划分。但直到现在,尚无定量指标可循。近年来,我们结合工程设立观测点,并建立了混凝土衬砌模拟渠道露天测试场,对大、中、小型衬砌渠道进行了调查和对混凝土衬砌渠道在不同土壤地基、不同地下水位补给条件下的冻胀影响试验。提出我区混凝土衬砌渠道的地基土壤冻胀分级方案和相应的防冻措施,以供参考。     

盐分与压实度对盐渍土起始冻胀含水率的影响

季冻区盐渍土冻胀病害影响工程质量。水分、密度及盐分的变化影响季冻土冻胀特性。以吉林省农安县旱地盐渍土为研究对象,通过室内冻胀实验讨论了含水率、压实度、含盐量对盐渍土冻胀规律的影响,分析起始冻胀含水率随盐分和压实度的变化规律。试验研究表明:较大的压实度和较高的含水率有利于冻胀。土体在较低含水率和较低压实度时发生冻缩,随着含水率和压实度的增大,冻缩量减小至零,随后发生冻胀,冻胀（缩）量与含水率基本呈线性关系。因此,存在起始冻胀含水率,该值随着压实度的增大而线性减小,随含盐量的增加而整体呈增大趋势。塑限与压实度对盐渍土起始冻胀含水率的影响可以拟合出相应线性公式,随着含盐量增加,该公式的系数整体呈增大趋势。在前人总结出的公式基础上增加压实度这一参数,为后续季冻区盐渍土的冻胀特性研究提供参考与理论依据。     

渠道防冻害垫层纯净度的初步研究

渠道冻害判据包括冻深断面、换填料与原地基土之冻胀特性以及合理垫层断面形式。本文较系统地研究了具有不同“污染”程度的粗粒土在饱冰补水条件下的冻胀特性。试验结果表明,冻胀率与小于0.02mm颗粒含量之间有较好的统计关系,可作为设计施工时控制粗粒填料质量的依据。     

开放系统下硫酸钠盐对土体冻胀的影响

易溶盐在土中的存在及其在冻结过程中的重新分布对土体的冻结过程有重要影响.在开放系统单向冻结条件下,对青藏铁路沿线粉质红粘土进行了冻结试验.结果表明:随着冷能的持续传递,硫酸钠盐和水分向温度较低处迁移,土体0℃曲线持续降低;但基于测定的含盐土大量冻结温度的基础上,对土体冻深的研究发现,在开放单向冻结条件下土体冻深随着水盐迁移进程的发展而减小,造成与补蒸馏水的土体相比,土体的冻胀较小.同时,利用冻深发展曲线和硫酸钠水溶液相图及溶解度曲线,对土柱中的冻胀和盐胀分别进行了计算,结果认为:土体变形主要是由冻胀引起,硫酸钠结晶膨胀只发生在未冻土段,这与试验结束后对土体冻土段和未冻土段的干密度分层测定的试验结果相一致.     

青藏高原边缘山区公路路基、 路面抗冻设计研究

公路工程冰冻损害在冬季冻土地区十分普遍, 为有效减少或防止这一病害的发生, 需要进行公路工程抗冻设计计算. 以青藏高原东北边缘区和黄土高原丘陵沟壑过渡地带的甘肃临夏至大河家二级公路改造工程为例, 根据山区公路沿途的气候特点, 结合季节冻结状况和沿途的岩土性质, 根据相关规划对道路冻深、 路基冻胀值、 路基填土和地基土的冻胀率和路基总冻胀值进行了计算, 采用容许总冻胀理论进行了路基路面抗冻计算. 最后, 对路基容许冻胀值进行验算, 并对可能出现的冻害提出了工程防治措施.     

吉林省季节冻深的统计特征及计算冻深的确定方法

在季节冻土地区,冻深的取值是工程设计和施工的重要问题。 目前,水工专业尚无专门的有关规范,多以《工业与民用建筑地基基础设计规范TJ7—74》中的有关条文作主要参考。在实践中,各有成功和失败,其原因之一就是在冻深取值时没能针对具体工程地点的冻结条件及建筑物自身的特点和运行要求。 对于水工建筑物,作为安全设计标准的冻深取值——计算冻深应该取建筑物所在地点相应于工程等级和运行条件指定频率的冻深hp,而不宜直接采用附近(可能是几十公里甚至上百公里)气象站的冻深多年平均值。这不仅因为,在一般情况下,不同测点     

长春季冻区路基土微观孔隙特征的定量评价

路基冻害一直是困扰东北季冻区道路建设的一个重要问题。长春冬季天气寒冷,在温度梯度作用下路基土中水分产生迁移和聚集,引起路基冻胀。春季路基解冻,集聚的冰晶体融化,路基土处于饱和或过饱和状态,承载力极低,在交通车辆作用下发生路面鼓包、弹簧、断裂和翻浆冒泡等现象,给交通运输和经济建设带来极大的危害。孔隙是水分迁移的主要通道,是影响路基冻胀主要因素之一,其特征决定土体的冻胀敏感性。本文利用WD-5配置联机图象处理系统的电子显微镜,通过图像定量分析系统,对长春季冻区路基土的微观孔隙作了定量评价。经过分析得出:3个土样孔隙直径均是小于5m的占主导地位,都具备冻胀条件;试样水平和垂直两个方向的孔隙分布较均匀,孔隙为辐射状或网状结构,多为扁圆和等轴形状;孔隙形态分维数分析认为,分维数高,大孔隙含量多,孔隙分布比较简单,在研究范围内,有利于水分迁移,冻胀性较强。