冻土

JC11-1刘玉张玲(17组）壹贰叁肆多年冻土的定义、分类、分布常见病害现象与原因病害的预防措施病害的处置措施冻土的分类(按时间的长短)多年冻土季节冻土瞬时冻土多年冻土的定义温度小于和等于0℃，且含有冰的土(石)，称为冻土。在天然条件下,地面以下的冻土保持三年或三年以上者，称为多年冻土，又称永久冻土。，多年冻土的表层,暖季融化,称为季节冻融层.多年冻土层的上部界限称为冻土上限多年冻土的分布图《二》主要病害冻胀翻浆融沉桥涵冻涨隆起和融化下沉桥身开裂1、冻胀•定义：高寒不良土质中所含的水分在负温下结晶，生成各种形状的冰侵入土体导致土体积的增大。主要表现是土层表面不均匀的升高。冻胀丘冻胀现象2、翻浆•定义：在车辆荷载的作用下，路面发生弹簧、裂纹、鼓包、车辙、唧泥等现象3、融沉•表现：路基下沉、路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑，路堑边坡溜塌等。4、冰害•定义：主要是指路堤上方出露地表的溪水、泉水在隆冬季节随流水形成积冰掩埋路基面的现象冰害现象三多年冻土的处理措施路堤填筑前原地面处理路堤填料填土路基压实特殊地基处理完善排水设施路堤填筑前原地面处理路基的施工质量，是整个路线工程的关键，也是路基路面工程能否经受住时间、车辆运行荷载、雨季、冬季的考验的关键。要做好路基工程，必须扎扎实实地进行路基的填筑，尤其对原地面的处理和坡面基地的处理。路堤填料路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土，不使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。液限大于50塑性指数大于26的土，一般不宜作为路基填土。特殊地基处理软土地基具有极大的破坏性，但从广义上讲，只要外在荷载在土基上有可能出现有害的过大变形和强度不够等问题时，我们都应该视为软基而认真对待，并进行必要的处理。一般按处理的部位可分为地基处理和路堤处理•（4）特殊地基处理。软土地基具有极大的破坏性，但从广义上讲，只要外在荷载在土基上有可能出现有害的过大变形和强度不够等问题时，我们都应该视为软基而认真对待，并进行必要的处理。一般按处理的部位可分为地基处理和路堤处理。完善排水设施为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态，必将对影响路基稳定的地面水予以拦截，并排除到路基范围之外，防止漫流、聚积和下渗。同时，对于影响路基稳定的地下水，应予以断、疏干、降低水位，并引导到路基范围以外，使全线的沟渠、管道、桥涵构成完整的排水体系。《四》防治措施采取导温措施导温盲沟设置保温护道提高路基，保证路堤的最下高度预防性措施保护地表植被及泥炭层基床保护措施土工布EPS导温垫床预防性措施设置通畅的地表排水系统及时清筛脏污的道床，防止道床积水采取导温措施EPS导温垫层导温盲沟设置保温护道土工布基床保温措施基床保温措施导温盲沟设置保温护道土工布EPS导温垫床提高路基，保证路堤的最小高度基地天然覆盖当冻土层上的覆盖层较薄时，可以将饱冰冻土或地下冰全部换掉路堤底部设置毛细隔断层，其厚度一般小0.5m设置保温护道和护脚保护地表植被及泥炭层工程案例青藏铁路•青藏铁路穿越了世界上最复杂的高原冻土区，许多冻土工程措施都是国内外首创，可谓集冻土工程之大全。随着冻土路基、冻土区桥梁、涵洞、隧道、房建、管线等工程的顺利完成，世界上海拔最高、穿越高原多年冻土最长的青藏铁路被誉为“世界冻土工程博物馆”。青藏铁路的成败决定于路基，而路基最大的问题就是多年冻土。青藏铁路冻土研究涉及的内容之深、投入的人力物之多、经历的时间之长在世界上都是罕见的。••科研攻关半世纪•2001年，中科院在550公里多年冻土地段，以平均200米布一个钻孔，采取钻探手段为主，探地雷达、地震反射波法、电磁法等多种物探方法为辅对青藏铁路沿线地质进行勘测，其中兰州分院勘测队调集的39台钻机，就在从南山口至纳赤台的63公里路段上，打出总数3600米的280个钻孔。这次勘测共完成地质钻探17万米，土工化验6万组、地温观测孔800多个、综合物探剖面400公里，彻底查清了沿线多年的冻土分布情况；同时，先后组织了14批次寒季、暖季现场地质勘察，查明了550公里冻土区热融湖塘、热融滑坍、冻胀丘、冰椎、冰幔等不良地质现象的分布规律和发育特点，重点研究了与线路有关的192处不良冻土现象的发展趋势和对线路的危害，为工程设计提供了大量技术参数和可靠依据，以及为消除危害而采取的必要措施。•在多年冻土区修建铁路工程，关键在于保护基础下冻土不发生融化和退化，使工程结构置于稳固的地基上。以往，主要采取增加路堤高度和铺设保温材料等措施，隔断或减少外界进入路基下部的热量，从而阻止或延缓多年冻土退化。大量工程实践表明，这种方法不能从根本上改善路基的热物理状态。因为保温措施虽然阻挡了暖季的热量，但也阻挡了寒季的冷量进入路基。通过这一系列的地质钻探、勘测，青藏铁路建设指挥部确立了“主动降温、冷却地基、保护冻土”的设计思想。保护冻土新举措穿越冻土地带，建设者在施工中采用热棒、片石层通风路基、L型挡墙板、通风管路基等多项措施，提高冻土路基的稳定性。还采用“以桥代路”的措施，预留风沙通道，让风沙能都自由通行。图中所示是烽火山段L型挡墙和热棒。遮阳棚。在路基上部或边坡设置遮阳棚，可有效减少太阳辐射对路基的影响，减少传入冻土地基的热量。唐古拉山越岭地段一处钢结构遮阳棚效果明显，降低了路基基底的地温，提高了多年冻土的稳定性。桥梁桩基础。为减少桥梁工程施工对多年冻土的扰动，对冻土区桥梁钻孔灌注桩、钻孔打入桩和钻孔插入桩三种桩基形式开展了现场对比试验。钻孔打入桩在冻土层中打入困难，钻孔插入桩桩周围回填质量难以控制。钻孔灌注桩具有承载力大、抗冻拔能力强的明显优点。在使用旋挖机成孔后施工速度快、质量好、对冻土扰动小，因此全线绝大多数非坚硬岩石地基的桥梁都采用了旋挖钻机成孔的灌注桩基础。涵洞寒季明挖基坑。对涵洞工程进行研究比较后，选用了矩形拼装式钢筋混凝土结构。这种涵洞采用明挖基坑拼装或混凝土基础，在寒季施工对冻土的热扰动小，基底冻土回冻时间短，易于控制施工质量。隧道结构。在多年冻土区昆仑山、风火山隧道施工中，充分考虑冻融作用对隧道结构的影响，控制隧道开挖施工的环境温度，减少围岩冻融圈范围。采用合理的衬砌断面形式和钢筋混凝土衬砌结构，设置隔热保温层，减少围岩的热交换，减轻冻胀作用对衬砌的影响。按寒区隧道特点设置防排水系统，有效防止地下水的危害。现在，已建成两年多的昆仑山、风火山隧道结构安全可靠。风火山隧道是多年冻土隧道，施工单位研制了隧道大型空调系统，把洞内开挖温度控制在—5℃至5℃之间，衬砌混凝土入模温度控制在5℃，提高了冻土回冻速度，减少了扰动冻土，确保了混凝土质量。在高含冰量冻土路堑地段，分段分层采用机械或爆破开挖，减少地基暴露时间，基坑开挖后白天用遮阳材料覆盖，晚上揭开以利于回冻，施工前做好充分准备，连续快速作业，减少热扰动。•遮阳棚。在路基上部或边坡设置遮阳棚，可有效减少太阳辐射对路基的影响，减少传入冻土地基的热量。唐古拉山越岭地段一处钢结构遮阳棚效果明显，降低了路基基底的地温，提高了多年冻土的稳定性。•桥梁桩基础。为减少桥梁工程施工对多年冻土的扰动，对冻土区桥梁钻孔灌注桩、钻孔打入桩和钻孔插入桩三种桩基形式开展了现场对比试验。钻孔打入桩在冻土层中打入困难，钻孔插入桩桩周围回填质量难以控制。钻孔灌注桩具有承载力大、抗冻拔能力强的明显优点。在使用旋挖机成孔后施工速度快、质量好、对冻土扰动小，因此全线绝大多数非坚硬岩石地基的桥梁都采用了旋挖钻机成孔的灌注桩基础•涵洞寒季明挖基坑。对涵洞工程进行研究比较后，选用了矩形拼装式钢筋混凝土结构。这种涵洞采用明挖基坑拼装或混凝土基础，在寒季施工对冻土的热扰动小，基底冻土回冻时间短，易于控制施工质量。•隧道结构。在多年冻土区昆仑山、风火山隧道施工中，充分考虑冻融作用对隧道结构的影响，控制隧道开挖施工的环境温度，减少围岩冻融圈范围。采用合理的衬砌断面形式和钢筋混凝土衬砌结构，设置隔热保温层，减少围岩的热交换，减轻冻胀作用对衬砌的影响。按寒区隧道特点设置防排水系统，有效防止地下水的危害。现在，已建成两年多的昆仑山、风火山隧道结构安全可靠。风火山隧道是多年冻土隧道，施工单位研制了隧道大型空调系统，把洞内开挖温度控制在—5℃至5℃之间，衬砌混凝土入模温度控制在5℃，提高了冻土回冻速度，减少了扰动冻土，确保了混凝土质量。在高含冰量冻土路堑地段，分段分层采用机械或爆破开挖，减少地基暴露时间，基坑开挖后白天用遮阳材料覆盖，晚上揭开以利于回冻，施工前做好充分准备，连续快速作业，减少热扰动。