浅谈路基土的冻胀分析及防冻害措施

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1、浅谈路基土的冻胀分析及防冻害措施【摘要】在我国的高寒地区，由于气温极低容易产生路基土的冻害现象，木文通过对路基土的冻胀机理和冻胀的影响因素进行了详细的分析，并得出了相对应的防治冻害的相关措施，为高寒地区路基土的设计、施工、维护等方面提供指导。【关键词儿路基土；冻胀;防治措施中图分类号：U213.1文献标识码：A文章编号：一、IJO§路基土在极低的气温下，会产生冻结现象，水分的冰析作用和迁移积聚现象是导致路基土不均匀冻胀的直接原因。冻胀的强弱程度跟土体在发生冻结时候的温度、土体内含水量的多少和水的来源、土的颗粒的人小和外部荷载的作用等多方面的因素有关。二、路基土的冻胀影响因素分析1、土质

2、対路基土产生冻胀的影响土体屮的矿物质成分、密实度和粒度的成分是土质对路基土产生冻胀影响的最主要原因。当路基土的土颗粒的粒径在0.1mm以上时因为空隙较大，使得水分容易被排出，因此不会发生冻胀。当土颗粒的粒径减小到一定程度，空间的空隙减小到一定程度之后，就容易发生冻胀。当土颗粒粒径在0.1—0.05mm范韦I之间，土体就会产生冻胀，这个范围内土体冻胀的可能性最大；当土体颗粒粒径在0.002mm以下的时候，土颗粒分散性增大使得水分迁移量减小，使得土体的冻胀性逐渐减弱。矿物成分对冻胀的影响不会发生在颗粒较粗路的路基土屮。土的密实程度也会对土的冻胀造成影响，在含水率固定的条件下，路基土密度的降

3、低会增人土体之间的孔隙。当密实度较小的土体发生冻结的时候，留有充分的孔隙和空间让冰发生自由膨胀也不会引起土颗粒间间距的变化，这时的土体产生的冻胀量比较小。随着密实度的增大，自由水充填到了土颗粒间的孔隙之中，因此路基屮水分在变成冰后的膨胀空间就会受到限制使得路基土冻胀程度变大。当土体处于一个标准的密实度范围内，土颗粒间的孔隙在最小的范围内，这时的土体的密实度就阻碍水分的迁移，使得冻胀量也就达到了最大值。2、水对路基土产生冻胀的影响路基土屮的含水率，是促使路基土产牛冻胀的基本条件。路基土的冻胀过程其实就是自由水在路基土中移动、聚集和相变的综合过程。路基土产生冻胀的补给水源有很多，包括地表水

4、、雨水、浅层地下水等，这些水源的聚集都会成为路基土冻胀的重要条件。尽管路基土含水量是产生冻胀的必要条件。但是冻结过程中含水的路基土不一定在冻结后必然发生冻胀。当在封闭的状态下土体的含水量只有大于一定值的时候才会产生冻胀。这一定值就是指在负温的条件之下，当路基土的冻胀率为零时候的路基含水率,这个定值也叫做路基土的起始冻胀的含水率；当路基土中的含水率低于这个定值的时候，也就是路基土中所有孔隙被冰和没有冻结的水分充满，土体是不会产生冻胀现象。路基土在冻结的过程屮，如果没冇外界水源补给的情况下，路基土内部的水分在温度梯度作用下发生移动积聚也不会产生较大的冻胀量，但是，当有外界水补给的时候情况就

5、大不一样了。外界水源补给能够给土体冻胀提供源源不断的水源进而产生大面积的的冻胀量。3、温度对路基土产生冻胀的影响在寒冷的地区，路基土的温度会根据外界气温的变化而进行变化。路基土冻结的前提是在负温的情况之下。负温也能够决定路基土的冻结过程、时间和未冻水含量的多少。路基土在发生冻结的过程中，土体颗粒表面能作用被吸附在土颗粒表面那部分没有被冻结液态水成为冻土中的未冻水，这部分的未冻水和固态冰之间保持着动态平衡的关系：在路基土温度升高的时候，部分融化的冰就会转化成未冻水使得路基土的含水率加大。反之，路基土的温度降低，部分未冻水冻结成冰使得路基土的含水率降低。因此可以得出，路基土的冻胀量随路基土

6、中温度的降低而增加的。在负温而口全封闭的条件下，路基土中的水分不断被冻结，自由水的含量不断减少，含冰率逐渐增大，使得路基土体积变大进而发生冻胀。在负温的条件下，当冻结的锋面在经过己冻区域而且向上传递的热量大于未冻区域通过热传导方式传递上来的热量时，在冻结锋面处就会出现冰析。在相同的温度条件下，土体的冻结速度还跟土中含水率、冰析出率和土体的密实度等有关系。路基土冻胀量的大小和外界环境温度的下降速度和路基土中冻结锋面向下的冻结速度存在着直接的关系。外界大气温度降低较快而且冷却强度较人时候，冻结锋面向下的冻结的速度也就越快。这时路基土中的毛细水和弱结合水没来得及向低温冻结锋面移动聚集就在原地

7、冻结了，被冻结的冰晶体也堵塞了毛细水的补给通道，由丁水分移动和集聚被阻断，在路基土中看不到冰夹层只是有散布在土孔隙中的冰晶体，路基土并不会无明显冻胀。反Z,如果外界气温下降缓慢、负温持续的时间较长而且冷却强度又较小的时候，路基土中的毛细水和自由水不断的向低温冻结锋面移动聚集，在路基土中出现冰夹层并且会产生很明显的冻胀现象。4、外荷载对路基土产生冻胀的影响外部的荷载也会对路基土冻胀产生影响，即抑制的作用。随着路基土在外力的作用不断增大，土中的颗粒