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水电抗寒防冻技术措施

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建筑物冻胀破坏及防治措施

来源:    发布时间:2008-02-01    点击量:

冻土与非冻土的主要区别在于土中是否含有冰。

冻土可分为两种:一种土是在冬季低温时冻结,而在夏季高温时解冻,这叫季节性冻土;另一种长年在0℃以下,连续3年以上,处于冰冻状态的冻土,叫多年冻土。

水分在冰冻过程中,体积增大(冻胀),产生冻胀力。迫使土粒发生相对位移,这种现象称土的冻胀;季节性冻土层到了春夏,冰层融化,地基沉陷,这叫融陷。过大的冻融变形,势必造成水工建筑物的损坏。因此,在季节性冻土地区,除了应满足一般地基要求外,还要考虑冻胀和融陷对建筑物的影响。

一、冻土的冻胀性

在寒冷地区并不是所有土类都存在冻胀,而主要是细粒土,尤其是粘性土,冻胀性最为突出。粘性土产生冻胀的原因,不仅是由于水分冻结时体积增大1 /11,更重要的是在冻结过程中,它还能把周围没有冻结区的水分吸附到冻结区(即迁移集聚),使冻结区水分源源不断地增加,冰晶体不断扩大,形成冰夹层,土体随之逐步膨胀,一直到水源补给断绝才会停止。显然,在冻结过程中,水分自非冻结区向冻结区迁移的原因,是与粘性土中存在结合水及其迁移的特点有关。但是,到目前为止,其中的奥秘人们还不是很清楚的。

粗粒土的冻胀性是微不足道的;细砂土即使含水量较高,也只表现轻微的冻胀现象。粉砂中粘粒含量很少时,结合水的冻胀危害也是很小的。当粉砂中粘粒含量较多时,有一定的结合水膜,其冻胀性与粘性土相似。粘性土含水量接近塑限ω,才开始冻胀,即超过塑限的那部分含水量(主要是弱结合水)才能够构成冻胀性。

二、防止冻胀措施

()换土法。把属于冻胀土的粘性土开挖,掉换填砂石料,消除和减小基底法向冻胀力。如图3。但对于水工建筑物要注意防渗问题。在基础侧面冰冻层范围内,换填砂砾石、炉渣等材料,减小切向冻胀力。采用砂砾石换填时,其中粘粒含量控制在15% 以内,为使填料不被水流冲走,在填料表面应进行护砌。如图4


 ()选用合理的基础型式。在冻深大、冻胀力强的地基上可以利用冻胀反力的“锚固”作用进行处理。冻胀反力是指土体冻胀时对冻结峰面以下土层产生压缩,即给非冻结层以压力,并按一定角度传递给基础。在这种情况下,对埋置于冻结线以下又临近冻结线的板式基础的稳定是很有利的。在寒冷地区这是一种较好的桥梁与渡槽的基础型式,已得到广泛的应用。