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。     

关于土的冻深与基础浅埋问题

土的季节冻结深度是进行工程建设和研究各种冻土现象时的基本指标,它关系到基础埋置深度,地基换填等冻害防治措施。本文根据一些实际观测结果对冻深与冻胀间的关系作一初步分析,并探讨强冻胀区的基础埋深问题。 一、关于几个冻深特征值的定义 在讨论上述问题之前,有必要从工程应用的前提出发,对以下几个常用的冻深值定义作一规定。     

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。     

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。     

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)。     

中粗砂换填地基的防冻害效果

目前,防冻害的措施有两类,一是增强建(构)筑物抗冻胀、融沉的变形能力;二是减少作用于基础冻胀力。前者在于加强建(构)筑物的刚度和强度,使冻胀、融沉产生的变形量控制在结构允许的限度之内;后者则在于采用化学方法及地基土的保温、加密和换填等措施,以减小作用于基础的冻胀力。但迄今为止,尚缺乏防冻害措施效益的定基数据。由此,设计者在选用某种防冻害措施时,往往难以决断。为了获取基础防冻害的定量数据,我所自1982年以来,在强冻胀性土区的阎家岗试验站,进行了中粗砂换填地基的防冻害效益试验。应该指出,该试验结果仅适用于冻结期地下水位低于冻层低面的地区。     

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。     

高寒地区水工建筑物保温基础抗冻效果分析

高寒地区水工建筑物基础采用EPS板来保温,抵御因地基冻胀而引起的破坏,已取得了明显的效果。采用野外现场模拟,对EPS保温基础进行了四个冬春的观测,取得了现场实测资料及成果。通过对不同密度、厚度的EPS保温基础的温度场变化规律的分析研究,验证了EPS基础保温工法可抑制冻胀的可行性,为进一步完善EPS板的防冻理论和实用经验提供了参考依据。     

抗冻害建筑物的总体布置与结构形式

黑龙江省木兰县冬季最低温度达-40℃,最大冻深2米。小型水工建筑物普遍而严重地遭受冻害。多年来为防冻害我们采取过一些措施,如广泛采用大基础深基础,采用大断面的重力式结构等方法,实践证明,这样做在某种程度上可以防冻害。大量实践表明,建筑物的总体布置是否适应抗冻性,是北方地区建筑物设计中极为重要的问题。以下就简化总体布置及结构形式中的一些体会分述之下。     

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     

介绍一种隧道排水沟防冻方式

隧道开挖中或建成后,一般都会遇到围岩中的水向隧道周围汇集的情况。在严寒及多年冻土地区隧道设计中若对地下水处理不当,便会产生种种有害的后果,如:由于冻胀而使衬砌酥碎、剥落、开裂、破坏等,大大降低了建筑物的使用寿命;由于线路严重冻胀隆起,衬砌变形而使限界减小;积冰挂冰严重侵入限界而危及行车安全。为此必须重视隧道排水沟防冻问题。我国铁路建设者在严寒及多年冻土隧道中曾用过泄水洞、深     

不同地下水埋深和不同土壤条件下的冻结和冻胀试验研究

不同土壤的冻胀特性,在国内外已有较多的研究报告。然而,对相同的气候条件下,不同地下水埋深和不同土壤条件的野外冻结和冻胀的试验研究,还是不够的。随着在季节冻土带有地下水补给地区的工程的进展,板式构筑物的冻胀破坏显得十分严重。譬如,输水渠道的混凝土衬砌,往往事倍功半,冻胀破坏后的维修,不仅浪费了大量的人力物力,还往往影响渠道的正常输水;公路混凝土或沥青铺面、农村社队的混凝土板式场、厂建筑等,也多见冻胀破坏的现象存在。因此,研究不同地下水埋深和不同土壤条件下的冻结和冻胀问题,具有重要的现实意义。     

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。     

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.     

高速铁路路基填料冻胀试验研究

路基冻胀是季节冻土区修建高速铁路必须面对的关键性技术难题. 国内外针对路基填料的冻胀机理和特性进行了很多研究, 但很少涉及路基填料的渗透性问题. 通过室内试验研究了细颗粒含量对路基填料含水量和冻胀率的影响, 通过现场试验研究了路基填料的渗透性能, 选取哈齐客专某试验段路基进行冻胀监测, 验证了防冻层填料的导水特征及其防冻胀性能. 结果表明: 采用填料防冻的技术路线是可行的, 通过合理控制填料组分、级配、细颗粒含量等设计参数, 严格把控施工质量, 路基填料能够满足高速铁路路基防冻胀要求.     

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。     

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。     

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.     

砂-砂砾换基防治渠道冻胀的研究

本文依据140组渠道工程上的实测数据,建立了残留冻胀率与换填比间的定量关系,据此得出了在地下水深埋和浅埋两种情况下,不同土质所要求的换填比。同时根据冻胀试验场220组粗粒土敏感性试验资料得出,当冻层与地下水距离大于或小于50cm时,应分别控制砂砾料内含土量不大于10％和5％。文末提出了防治砂砾料被含砂渠水污染及设立排水设施以保证换填防冻效果的两项措施。     

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。