地基基础处理技术第二章4冻土.doc

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1、第四节冻土一、冻土的分类冻土是指温度等于或低于摄氏零度、且含有冰的各类土。根据其冻结时间和冻结状态可将冻土分成多种类型。(一)按冻结时间分1．季节性冻土季节性冻土是受季节性的影响，冬季冻结，夏季全部融化，呈周期性冻结、融化的土。季节性冻土在我国的华北、西北和东北广大地区均有分布。因其周期性的冻结、融化，对地基的稳定性影响较大。季节性冻土根据其结构形式，又可分为：(1)整体结构：土在冻结时，土中水分有向温度低的地方移动的性能。整体结构冻土是由于温度骤然降低，冻结较快，土中水分来不及移动即冻结，冰粒散布于±颗粒间，肉眼甚至看不见，与土粒成整

2、体状态。融化后土仍保持原骨架，建筑性能变化不大。(2)层状结构：地表温度不很低，且有变化，土中水分冻结一次，融化一次，又冻结一次，则形成层状结构冻土。这种土融化后骨架整个遭受破坏，对建筑性能影响较大。(3)网状结构：由于地表不平，冻结时土中水分除向低温处移动外，还受地形影响，使水分向不同方向转移，而形成冰呈网状分布的冻土，这种土一般含水、含冰量较大，融化后呈软塑或流塑状态。(4)扁豆体和楔形冰结构：由于季节性冻结和融化，土中水分向表层低温处移动，往往在冻层上限冻结成扁豆体状冰层，当冻土层向深度发展，扁豆体状冰层即夹于冻土层之中。当岩层或

3、土层具裂隙时，水即在裂隙中成冰楔体。此类结构的冻土，承受荷载时易沿冰体滑动。2．多年冻土多年冻土是指冻结状态持续多年(一般是二年或二年以上以上)不融的冻土。多年冻土常存在地面以下一定深度，其上部接近地表部分，往往亦受季节性影响，冬冻夏融，此冬冻夏融的部分常称为季节融冻层。因此，多年冻土地区常伴有季节性的冻结现象。多年冻土根据其垂直构造、水平分布和冻结发展趋势，又可分为下列几种类型：(1)按垂直构造分：(a)衔接的多年冻土：冻土层中没有不冻结的活动层，冻层上限与受季节性气候影响的季节性冻结层下限相衔接。(b)不衔接的多年冻土：冻层上限与季

4、节性冻结层下限不衔接，中间有一层不冻结层。(2)按水平分布分：(a)整体多年冻土：在较大的地区内呈整体分布。(b)断续多年冻土：在冻土层中有岛状的不冻层分布。(c)岛状多年冻土：呈岛状分布在不冻土区域内。(3)按冻结发展趋势分：(a)发展型冻土：由于地质、气候等因素的影响，多年冻土的厚度和分布范围仍在继续发展。(b)退化型冻土：由于上述因素的影响，多年冻土的厚度和分布范围在退化减小。退化的规律是：先地势高处后低处，先阳坡后阴坡，先粗粒土后细粒土。(二)按冻结状态分1．坚硬冻土：土中未冻水含量很少，土粒为冰牢固胶结，土的强度高、压缩性小，

5、在荷载作用下，表现脆性破坏，与岩石相似，当土的温度低于下列数值时，易呈坚硬冻土，粉砂-0.30C，粉土-0.60C，粉质粘土-1.00C，粘土-1.50C。2．塑性冻土：虽被冰胶结但仍含有多量未冻结的水，具有塑性，在荷载作用下可以压缩，土的强度不高。当土的温度在零度以下至坚硬冻土温度的土限之间、饱和度Sr≤80％时，常呈塑性冻土。3．松散冻土：由于土的含水量较小，土粒未被冰所胶结，仍呈冻前的松散状态，其力学性质与未冻土无多大差别。砂土和碎石土常呈松散冻土。二、冻土的物理力学及热学性质(一)冻土的物理力学1．冻土的总含水量：是指冻土中所有

6、冰和未冻水的总质量与冻土骨架质量之比。即天然温度的冻土试样，在100~1050C下烘至恒重时，失去的水的质量与干土的质量之比。2．冻土的重度：在冻结状态下，保持天然含水量及结构的土单位体积的重量，称为冻土的重度。3．含冰量：衡量冻土中含冰量多少的指标，有质量含冰量，体积含冰量和相对含冰量。4．未冻水含量：是指冻土中未冻水的质量与干土的质量之比。对于一定的土，其未冻水含量仅取决于温度条件，而与土的含水量无关。(二)冻土的力学性质1．冻土的融化压缩：冻土融化过程中在无外荷作用的情况下，所产生的沉降称为融化下沉(简称融陷)。用相对融陷量—融沉

7、系数(亦称融化系数)A4表示。冻土融化后，在外荷作用下所产生的压缩变形称为融化压缩。用单位荷载下的相对变形量——融化压缩系数ao表示。2．冻胀量：土的冻胀是土冻结过程中土体积增大的现象。土的冻胀性以冻胀率η(冻胀变形量与冻结深度之比，以百分数表示)来衡量。3．法向和切向冻胀力：地基土冻结时，随着土体的冻胀，作用于基础底面向上的抬起力，称为基础底面的法向冻胀力，简称法向冻胀力。平行向上作用于基础侧表面的抬起力，称为基础侧面的切向冻胀力，简称切向冻胀力。4．冻结力：冻土与基础表面通过冰晶胶结在一起，这种胶结力称为基础与冻土间的冻结强度，简称

8、冻结力。在实际使用和量测中通常以这种胶结的抗剪强度来衡量。5．冻土的抗剪强度：是指冻土在外力作用下，抵抗剪切滑动的极限强度。而冻土的抗剪强度不仅与外压力有关，而且与土温及荷载作用历时有密切关系。(三)冻土的