季节性冻土地区地基土的冻胀破坏是引起建筑物基础产生变形的重要原因。为了深入研究季节性冻土地区影响地基土的冻胀因素,结合长春市具体工程实例,通过有限元模拟软件,实现了热-力-水3个物理场的耦合。基于已有的冻胀理论,考察了负温、初始含水量、土体性质对地基土的影响机理,同时分析了法向冻胀力与各个参数之间的变化关系。研究表明:法向冻胀力与负温、初始含水量近似呈线性增长关系,冻土初始含水量对地基土冻胀作用影响最大;黏土的法向冻胀力最大,粉质黏土次之,粗砂土最小;最大法向冻胀力主要集中在土体深度为0 m～0.6 m范围内,超出此范围,随着土体深度增大,法向冻胀力急剧减小。
大兴安岭地区冻土冻胀型冻害对浅埋式石油管道的安全稳定运行威胁很大。目前国内有关研究多采用闭式冻胀模拟试验,试样的含水率、干密度等因素是假设不变的,相比之下,采用各因素随试验进展而不断变化的的开式冻胀试验更能反映实际冻胀型冻害。为此,对中俄原油管道沿线5种冻土进行了开式冻胀模拟试验,测定了各种土料冻胀率与含水率,并据此分析了二者的关系,同时与闭式冻胀试验结果进行了对比分析,还应用限制位移法测定了法向冻胀力,并与静力平衡法试验结果进行了比较和差异显著性检验。试验结果表明:(1)开式冻胀试验的冻胀率大于闭式冻胀试验的冻胀率;(2)细粒土的冻胀率对土料冻胀率的影响十分显著,并且土料的毛细管作用或抽吸作用越强烈,冻胀率就越大;(3)粗粒土的冻胀率主要受含泥量的影响,其冻胀率比细粒土小;(4)法向冻胀力的大小与试验方法和试样高度的关系密切;(5)开式冻胀试验方法更适用于大兴安岭地区管道地基土的冻胀研究。结论认为:该区多年冻土区管道垫层和挖填层的土料应选用含泥量较少的砂砾或碎石,且需要采用塑性较大的黏性土做好防排水管堤。
本文通过分析冻胀对基础结构产生的力学效应,包括水平冻胀力、切向冻胀力和法向冻胀力,提出了相关防治措施,并给出相关建议,为相关工作人员提供借鉴。
寒冷地区通信铁塔基础的设计、施工经常会遇到季节性冻土问题,如何解决季节性冻土产生的冻涨、融陷、热融滑塌等问题,对通信铁塔的使用安全和合理使用寿命至关重要。本文阐述了消除基底法向冻胀力和基侧切向冻胀力的一些常规处理方法以及施工中的注意事项。
文章从土质的特点、冻土的形成以及冻土在形成的过程中所发生物理的变化进行分析、探讨,总结出冻土发生的几种形式以及在冻土工程中应采用的几种预防措施。