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3，2。土的凍脹和多年凍土融沉性分級3 2 2 關(guān)于土的凍脹性分級問題，我國多年來進(jìn)行了大量實(shí)測和理論研究工作,本規(guī)范經(jīng)分析研究，采用現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).凍土地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范，JGJ 118中的地基土凍脹性分級.研究表明 地基土凍脹、除與氣溫條件有關(guān)外，主要與土的類別。凍前含水率和地下水位有關(guān)，粗顆粒土中當(dāng)粉。黏土顆粒增多時。土的凍脹性顯著增大 土中含水率超過起始凍脹含水率時、在沒有地下水補(bǔ)給的情況下 土層仍有水分遷移現(xiàn)象存在。含水率發(fā)生重分布,并產(chǎn)生凍脹、細(xì)顆粒土中。小于0、005mm粒徑的顆粒含量大于60。時為不凍脹土，其塑性指數(shù)大于22時.凍脹性降低一級、本規(guī)范表3。2，1中的。不凍脹，的劃分標(biāo)準(zhǔn)為平均凍脹率η、1,說明此條件下仍具有微弱的凍脹量。高速鐵路等工程因?qū)Φ鼗冃尉哂懈叨让舾行缘慕ㄖ?此分類就不適用，應(yīng)進(jìn)行專門研究。再細(xì)劃分.影響地基土凍脹的地下水深度主要是有關(guān)各類土毛細(xì)水高度的臨界深度、黏土,粉質(zhì)黏土為1、2m 2。0m。粉土為1.0m 1。5m 砂土為0、50m.當(dāng)?shù)叵滤坏陀谂R界深度時.可不考慮地下水對凍脹的影響.僅考慮土中含水率的影響 屬封閉系統(tǒng)情況 當(dāng)?shù)叵滤桓哂谂R界深度時,可按開敞系統(tǒng)考慮.即考慮土中含水率和地下水補(bǔ)給的影響.如多年凍土活動層黏性土凍脹問題可按封閉系統(tǒng)處理、即在沒有地下水補(bǔ)給的條件下 土中含水率和凍脹率間的關(guān)系為 表1、不同鹽漬度凍土強(qiáng)度指標(biāo)的降低.注。3m、5m深處樁端。表2.不同泥炭化程度凍土強(qiáng)度指標(biāo)的降低,注,3m。5m深處樁端、式中.η。凍脹率,ρd。土的干密度。取1 5g cm3.ρw.水的密度，取1。0g cm3.w 總含水率.wp、塑限含水率、但是。當(dāng)季節(jié)凍土的凍脹性問題按開敞系統(tǒng)考慮時。即在有地下水補(bǔ)給情況下，凍脹性將會提高、如表3.2.1中當(dāng)w大于wp、15時為特強(qiáng)凍脹，近十幾年內(nèi)各有關(guān)單位對季節(jié)凍土層地下水補(bǔ)給高度的研究做了很多工作,見表3.表4，表5和表6 表3,土中毛細(xì)管水上升高度與凍深 凍脹的比較資料來源。王希堯.不同地下水埋深和不同土壤條件下凍結(jié)和凍脹試驗(yàn)研究,J 冰川凍土，1980，2、3、40。45、表4,無凍脹層距離潛水位的高度,資料來源，王希堯、淺潛水對凍脹及其層次分布的影響、J,冰川凍土。1982,4，2、55 61 表5 地下水位對凍脹影響程度,資料來源,童長江.切向凍脹力的設(shè)計(jì)，R 中國科學(xué)研究院冰川凍土研究所,大慶油田設(shè)計(jì)院。1986，表6、凍脹分類地下水界線值.資料來源.戴惠民,王興隆，季凍區(qū)公路橋涵地基土凍脹與基礎(chǔ)埋深的研究.R 黑龍江省交通科學(xué)研究所。1989，根據(jù)上述研究成果,以及專題研究，黏性土地基凍脹性判別的可靠性 將季節(jié)凍土的凍脹性分類表中凍結(jié)期間地下水位距凍結(jié)面的最小距離hw作了部分調(diào)整、其中粉砂由1、5m改為1，0m,粉土由2 0m改為1.5m,黏性土中當(dāng)w大于wp，9后，而改成大于wp，15為特強(qiáng)凍脹土。本次修訂對表3,2。1做了適當(dāng)修改.1,將 凍結(jié)期間地下水位距凍結(jié)面的最小距離、一欄修改為,凍前地下水位距設(shè)計(jì)凍深的最小距離 凍結(jié)期間地下水位距凍結(jié)面的最小距離.的要求給實(shí)際勘察帶來很大困難 一方面。什么時期地下水位距離凍結(jié)面最近難以預(yù)測，另一方面.該指標(biāo)的勘察確定與凍前含水率的勘察也必然存在季節(jié)上的不一致 造成勘察困難、因此，建議將該指標(biāo)修改為.凍前地下水位距設(shè)計(jì)凍深的最小距離，表中對應(yīng)的取值保持不變 設(shè)計(jì)凍深應(yīng)該視為凍結(jié)期間的最大凍深,如果凍前地下水位距離設(shè)計(jì)凍深的距離大于表中取值、且在凍結(jié)期間地下水位不上升，則滿足修訂后的 凍前地下水位距設(shè)計(jì)凍深的最小距離。也一定滿足修訂前的。凍結(jié)期間地下水位距凍結(jié)面的最小距離、2，對于表中第一種土類，碎。卵,石 礫砂,粗砂。中砂。這些粗礫類土中粒徑小于0.075mm的顆粒含量均不大于15、細(xì)砂、粒徑小于0，075mm的顆粒含量不大于10,原規(guī)范中對地下水位不做考慮，本次修訂討論中，設(shè)計(jì)單位提出。當(dāng)此類土下部存在隔水層、且地下水位很高使得該土層呈飽和含水狀態(tài)時,會出現(xiàn)較強(qiáng)的凍脹.中科院寒旱所的一些路基填土，碎石土 卵石土。在飽和含水條件下的封閉凍脹實(shí)驗(yàn)也出現(xiàn)過產(chǎn)生一定程度凍脹的現(xiàn)象。此種凍脹主要源于水相變?yōu)楸捏w積膨脹。粗礫類土的凍脹性不僅取決于土中的粉黏顆粒的含量，還決定于凍結(jié)過程土中水分能否排除 因此.在該類土中，又針對含水狀況.隔水層等劃分為兩種情況處理.3。對于凍脹變形敏感的工程。如高速鐵路、應(yīng)考慮土層平均凍脹率η,1時產(chǎn)生的微凍脹對工程的影響。特殊情況根據(jù)需要做專門研究.凍結(jié)深度與凍層厚度兩個概念容易混淆.對不凍脹土二者相同.但對凍脹土 尤其強(qiáng)凍脹以上的土,二者相差頗大,凍層厚度的自然地面是隨凍脹率的加大而逐漸上抬的。設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋深時所需的凍深值是自凍前原自然地面算起的。它等于凍層厚度減去凍脹量 特此強(qiáng)調(diào)提出.引起注意,3。2，2.關(guān)于多年凍土的融沉性分級問題.我國的生產(chǎn)教學(xué)和科研部門做了大量工作.取得了可喜的成果 如1984年前將多年凍土的融沉性、主要以土的類別 總含水率和融化后的潮濕程度為依據(jù)劃分為、不融沉。弱融沉,融沉,強(qiáng)融沉四級.但是 隨著生產(chǎn)發(fā)展和科學(xué)研究工作的深入.已經(jīng)證明 多年凍土的融沉性應(yīng)以融沉系數(shù)為指標(biāo)進(jìn)行分級的做法是正確的、因?yàn)檫@在一定程度上反映了凍土的構(gòu)造和力學(xué)特性 見表7，并與設(shè)計(jì)原則有密切聯(lián)系，為此、本規(guī)范采用了現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 凍土地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范,JGJ 118中多年凍土的融沉性分級.見本規(guī)范表3。2,2，本規(guī)范此次修訂之后與現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。巖土工程勘察規(guī)范、GB,50021多年凍土融沉性分級取得一致，表7.凍土的融沉性與凍土強(qiáng)度及構(gòu)造的對應(yīng)關(guān)系。資料來源、吳紫汪,凍土工程分類、J,冰川凍土,1982，4.4 43，48,當(dāng)，級融沉土的融沉量超過建筑的容許變形值時.對建筑物而言則必須采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則 適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)型式以及能適應(yīng)不均勻沉降的柔性結(jié)構(gòu)等特殊措施,對線型建筑物而言，除采用保持凍結(jié)狀態(tài)的設(shè)計(jì)原則外,還必須保證有一個合理的路基最小填土高度，注意環(huán)境保護(hù)以及路基排水等措施是至關(guān)重要的。經(jīng)多年研究和本規(guī)范的專題研究，大興安嶺北部多年凍土地區(qū)路基沉陷問題的研究。工作表明，高含冰凍土。即包括富冰凍土。飽冰凍土和含土冰層地段的路基沉陷、當(dāng)工程影響下的季節(jié)融化深度大于多年凍土天然上限時,其融沉特點(diǎn)是，1、沉陷值較大。莫爾道噶.激流河公路測試路段達(dá)0,29m。0、51m，有時產(chǎn)生突陷，沉陷量可達(dá)1m。2m.2。不均勻沉陷、因?yàn)橄噜彅嗝婊蛲粰M斷面上的不同位置其沉陷量不同 3 沉陷量過程曲線無收斂趨勢 這在飽冰凍土和含土冰層的路基地段 特別突出.由以上可知,第，融沉性土 從凍結(jié)至融化狀態(tài)時的變形。是建筑設(shè)計(jì),施工和使用過程中 都需要認(rèn)真對待的問題。為此。應(yīng)注意采取以下幾點(diǎn)措施、1 加強(qiáng)選址工作，2、根據(jù)凍土的凍結(jié)與融化狀態(tài)，確定地基設(shè)計(jì)原則 3 提出地基土融沉變形不超過建筑物允許變形值的相應(yīng)措施 或符合設(shè)計(jì)原則的其他正確措施.