非直线型湖岸挡土墙冻害机理的研究

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1、、1匐似非直线型湖岸挡土墙冻害机理的研究ResearchonthemechanismoffrozeninjuryonNon-linearstructurelakeshoreabamurus翟莲。。，刘东辉。，窦立军，殷琨‘ZHAILian。'21LIUDong—hui．DOULi-jun，YlNKun。(1．吉林大学，长春130012；2吉林农业大学，长春130118：3．吉林建筑工程学院，长春130121；4。长春工程学院，长春130012)摘要：本文论述了季冻区人工湖岸挡土墙冻胀的原因，根据获取的冻拔位移数据，绘

2、制了常见的两种曲线形式的湖岸挡土墙冻胀水平位移发展状态的位移曲线，并分析了挡土墙在寒期内冻胀位移的变化规律。同时对比研究了冻土层及冰层水平冻胀力对挡土墙作用的力学原理，填补了国内空白，为季冻区湖岸挡土墙的深入研究提供了科学依据和宝贵的现场资料，为实际冻害防治工程提供了一定的参考价值。关键词：挡土墙；水平冻胀应力；非直线型中图分类号：TP391文献标识码：B文童编号：1009—0134(2010)05-0217-040引言土壤含水量与地下水位较高地区，一侧处于冻胀性较强非饱和土的水平冻胀力及侧拔力作用，而湖岸挡土墙是各

3、类湖岸的挡土支护结构，常另一侧受到冰的水平侧压力及冰拔的作用，使得常根据当地地形、地势布置。在季节性冻土地刚性的砖石挡土墙处于多向受力的复杂应力状态区，由于墙背冻结土层以及湖面冰层产生的水平下。同时，人工湖岸挡土墙平面常常沿湖面形状冻胀力推动墙体，产生位移、倾斜、裂缝甚至坍顺势而建，不同的平面布置形式及同一结构不同塌破坏等冻害。了解各种形式挡土墙墙体的受力部位的受力条件、冻胀条件不同，其冻深、冻胀机理，采取相应的防治手段，是延长挡土墙的使量随时间变化也不同，具有不均匀性。若不能采用寿命，降低维修及重建费用的最有效途径

4、。取有效的防治措施，这种冻胀的特性使得刚性的1湖岸挡土墙冻胀的主要原因砖石材料很容易产生裂缝和不均匀沉陷。湖岸挡土墙暴露于大自然中，多建于低洼、2湖岸挡土墙冻胀水平位移实验研究长春雕塑公园中心湖水域面积11．8公顷，平均水深3m，岸边水深0．8～1m。岸边挡土墙为不规则的曲线形墙体，总长约2公罩，且依岸边自然地貌而建(如图1)。挡土墙背土层第一层为厚0．4-0．6m的松敖状态的腐质土，用于草坪种植；第二层，含水量为24．32％的硬塑、密实、稍湿、中压缩性的黏土，较厚，挡土墙基础在该层。场区地下水主要埋藏在第三层的粘性

5、土层中的孔隙水，属弱透水层，受大气降水和湖水补给，地下水位随季节变化，勘察期间钻孔内水位与湖水连通，稳定水位为地表下0．9～2．9m，场地自然地面标高I68DT为212．604214．80m．。挡土墙上已设置冻胀水平位I)6移观测点位、基准桩位，如图1所示。图1长春雕塑公同中心湖挡上墙冻胀水平位移根据长春地区历年的气象资料，该地区约在观测点、基准点桩布点图每年的10月下旬至11月初气温从正温转入负温收稿日期：2010-02-03基金项目：建设部2006年科学技术项目计划(06一KI—l0)作者简介：翟莲(1977一)

6、女，吉林长春人，讲师，硕士，研究方向为农业水上工程及农业建筑工程。第32卷第5期2010—5[217]、I匐(低温)；低温条件下的持续降温一直延续到次2)各观测实验研究期的同期气温变化曲线，年的2月中旬；其后气温在低温条件下缓慢回升，是根据长春气象台天气预报的日最高气温和最低至4月中旬升至正温。相对于以上的气温变化时气温绘制的；位于上方的气温变化曲线是日最高段，挡土墙背的土层以及湖水经历了从持续冻结达而到最大冻结深度，又转为缓慢解冻至完全融化的过程。为获取不同曲线形式挡土墙冻胀水平位移的长期变化形态，本文选择了200

7、6／2007；一I2007／2008年度第二、第三个观测实验研究期内的2OOf；f12O07tJ典型观测点进行实验观测，测量的数据真实的反—·I8—{lq一【_J：3一一l1di映了挡土墙的冻胀水平位移变化状态。下面是两段典型曲线形墙体L6一L7、L13一L14的观测数据和冻胀水平位移特征曲线。表12006—2007年度雕塑公园湖岸挡土墙实测冻胀水平位移值(mm)2j{5『j2』l2Tf1第_I实验研究划爻验研究削气溢馊化曲线2006年2007钲【200611302007o52o)11281224010602O5O2

8、273．2404_220520⋯一7。C一3℃一7℃0℃3℃6℃12℃14℃图2长春雕塑公园2006／2007观测实验研究期湖岸挡土墙L8O1428i91Ol3I925“冻胀”水平位移特征曲线及同期气温变化曲线L90l6282l272O2l21Ll3O52一l一59～6—79L14O33—1—15．9—10豢续表12007-2008年度雕塑公园