冻胀与盐胀对水利工程的破坏及对策措施

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1、冻胀与盐胀对水利工程的破坏及对策措施【摘要】分析了冻胀与盐胀的产生原因及二者的区别，对渠道混凝土板衬砌工程以及其它水工建筑物造成的破坏等问题，提出了土壤置换,在衬砌板下铺设沙砾石垫层，板底铺设防渗膜等对策措施。【关键词】冻胀;盐胀;破坏;对策【中图分类号】TV223.27【文献标识码】C【文章编号】1727-5123(2009)02-050-03Destructionoffrostandsaltexpansiontowaterconservancyprojectsandcountermeasures[Abs

2、tract]Analysisofthefrostexpansionandsaltcausesofinflationandthediffereneebetweenthetwoonthechannelliningworksconcreteslabsandotherdamagecausedbyhydraulicstructuressuchasthequestionofthesoilreplacement,intheliningboardunderthestonelayingofgravelpadlayerofim

3、permeablefilmboardatendofmeasures・【Keywords】Frostexpansion;Saltexpansion;Damage;Countermeasures1概述在北方，尤其是新疆部分地区，受冬季寒冷及部分地区土壤重盐碱的影响，工程血板往往出现裂缝、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。通对渠道运行观察，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。2冻胀与盐胀的概

4、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吋，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：新疆部分垦区，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;土壤含水量越人，冻胀愈厉害；土壤颗粒愈细，冻胀变形愈人;砂砾石土类，由

5、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，含盐浓度大于土壤屮硫酸钠的溶解度，便开始了结晶过程。在结晶过程中，土壤形态发牛了变化，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，结朿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

6、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牛，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。4冻胀与盐胀对混凝土造成破坏原因及存在的问题4.1对渠道混凝土板衬砌的破坏

7、。预制混凝土或现浇混凝土衬砌面板经冻胀和盐胀后延伸缩缝、沉降缝错位,局部不规则地翘起。其原因是:受外界水源的补给，冻结土壤屮的水分增加，浸润到土壤毛细管的水源不断地补充增加。冻胀受土壤含水量的影响。通常是土壤含水量越大,冻结变形就越大;含水量越小，冻结变形就越小。大多灌溉渠道在冬季停水期，处于无水状态，水分主要由衬砌板底部下层的回归水补充，对混凝土入侵结成冰晶，使土体空隙中的冰晶数量剧增，水分结冰使体积膨胀，受水平方向挤压或推力产生水平位移,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、土壤水分融

8、化解冻后，边坡便坍塌，影响了渠道断面的止常运行，同时也影响了渠道断面的整体性及外观。4.2对水工和其他建筑物产牛直接的变化破坏。4.2.1对水闸上下游扭坡产生纵横向裂缝和剥皮的破坏。由于扭坡结构血积较大，所承受的冻胀力较小,建筑物水闸的扭坡段，扭向下游的板面逐渐减薄，较薄的面层承受的冻胀力较大，常常在这些部位出现水平和横向冻胀裂缝。受盐胀和反复的季节性变化的影响，当含水量超过塑限以后或高于最大含水量时，含水量越大