防止冻土对建筑物危害措施探析

《防止冻土对建筑物危害措施探析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、防止冻土对建筑物危害措施探析一、土的冻结特征和冻胀土冻结时，最主要的特征就是土中的水变成了冰，在矿物颗粒间产生了新的冰晶胶结作用，从而改变了土的物理力学性质。由于冰胶结作用，使冻土具有抵抗外力的很高强度,压缩性显著减少，压缩模量增大，同时其物理指标与电学指标增加，其透水性减少。土体冻胀变形基本特征值是冻胀量。冻胀量是土体冻结时引起地面的总上升量；分层冻胀量是某土层土体冻结时引起该土层垂直向上的位移变形值。据野外观测资料表明，季节冻结区土体冻胀量沿冻结深度的分布状态是上大下小，地表层冻胀量最大，其冻胀率的最大值出现在1/3〜2/3最大冻深的地方。为此，在季节

2、冻土区修建（构）筑物时，应根据当地水文地质条件做具体分析，不能一律要求埋深超过最大冻深，一般可以保留一定的残留冻土层。我国工业民用建筑地基基础设计规范中便规定了允许残留冻土层厚度的公式。二、土的冻胀机理与冻胀力现场观测与计算表明，在潮湿的粘土及含有较多的细颗粒土体冻结过程中，土体内水分冻结，每cm3体积膨胀0.09cm3o土冻胀必须具备下列三个条件：一是具备冻胀敏感性的土；二是初始水分及外界水分（包括地下水、大气降水和人为活动引起的水）的供给；三是适当的冻结条件和时间，当人们采取措施去削弱其中的一个条件便可以抑制冻胀，达到防冻害的目的。土冻结过程中水分迁移

3、和冰析作用是产生土体冻胀的直接因素。它们的强弱主要取决于土颗粒的大小、矿物成分、土中水分及补给来源、冻结条件、外荷作用以及交换盐基等因素。冻胀力是在土体发生冻胀时，在土体内部由水相变成冰体积膨胀而产生的一种内应力。当土中含水量小于起始冻胀含水量时，水相变体积的膨胀主要用于填充土的孔隙，尚不能使土体增大，也即在宏观上不表现冻胀。当土中含水量大于起始含水量，尤其是有外界水源补充时，原驻水相变化产生的体积膨胀以及迁移水结冰占据了土体的部分空间，从而引起土体膨胀。参与相变水的数量越多，土体积增加的越甚，冻胀量越大。如果这种体积膨胀受到约束，即产生冻胀力。为此冻胀和

4、约束是产生冻胀力的两个必要条件。建筑物的修建，将使地基的冻胀变形受到约束，使地基上的冻结条件发生变化，进而改变基础周围的温度状态，且将外部荷载传递到地基中，改变了地基土冻结时的约束力，地基土冻结时产生的冻胀力将反映在对建筑物的作用上，引起建筑物位移、变形。冻胀力是有方向、大小和作用点的。三、季节性冻土冻胀力产生的原因及其对建筑物的危害在寒冷地区冻害对建筑物寿命有严重影响，这是由于地基土中毛细管里的积蓄水受冻后体积发生膨胀，使地基土产生不均匀的胀力造成建筑物的损坏。地基土中存在着无数的毛细管，地下水主要通过地基土中的毛细管上升到基础底面。冬季来临，当大气负温

5、传入地下，地表土中的自由水首先冻结成冰晶体，随着气温的继续下降，结合水的最外层也开始结冻使冰晶体逐渐扩大，并在土层中形成冰夹层。水分冰冻后体积将增加9%,使土体随着膨胀发生隆起出现冻涨现象。土中细粒越多形成的毛细管越多，对地基的影响也越大。寒冷地区冰冻线在2米左右，位于冻胀区内的浅基础，如果埋置深度浅于冻结深度，会受到地基土冻胀力的作用。如果冻胀力大于基底上的荷载，基础就有可能被抬起，使基础及建筑物开裂。一般房屋向阳面地基土的冻层较浅，阴面地基土的冻层较深。因此，阴面冻层深含冰量多，土体膨胀变化大，往上抬拱得厉害；阳面冻层浅，冰的含量少，土体膨胀小，往上抬

6、拱的亦小，再加上土质的不均匀性，房屋基础所受冻土胀力是不均匀的。土层解冻时，地基土中积聚的冰晶体融化，使土中含水量大大增加，加之细粒土排水能力差或基底下还有土层未解冻，上面已融化的土层中的水渗透不到土层深处，基底土层处于饱和软化状态，强度大大降低,使建筑物发生下陷成为溶陷。不论冻胀或溶陷一般都是不均匀的。这样每年冻溶交替，造成了浅基础建筑物的开裂。在地下水位较高，土中细粒多，承载力差的土层中建房，冻害尤为严重。四、防治季节性冻土对建筑物危害的几种方法1、设置砂砾垫层在季节性冻土地区，采用砂砾垫层换掉部分冻胀土，能取得较好效果。基底下设置砂砾垫层能起到隔离层

7、的作用。当地下水通过地基土毛细管上升到砂砾垫层时，因砂砾垫层孔隙较大形成的毛细管少，就控制了地下水的上升数量。浅基础设计深度一般在0.6-2.0米之间，设置在寒冷地区冰冻线以上，基底下还有不同深度的地基土受冻。如果在基底下设置砂砾垫层，可减少冻胀地基土的厚度从而减轻冻土的膨胀程度，削弱冻胀土的抬拱力。一般做法是：使砂砾垫层层底深度应满足基础最小埋置深度的要求，砂砾垫层的厚度不小于30厘米。地基土承载力较高时，垫层底宽与基础宽相同，垫层顶宽根据基坑放坡确定，一般按基础每边放出10-20厘米。做砂砾垫层采用水撼砂质量为好。2、选择独立式基础或桩基础在冻土深，冻

8、胀性又较强的地基上建造无采暖措施的房屋或构筑物，采用独立式基础和桩