冻土治理措施.ppt

冻土地基的处理与施工,20130327,一、冻土的特征,冻土，一般指温度在0或0以下并含有冰的岩土和土壤（不含冰的称为寒土）。多年冻土（永久冻土）冻结状态保持在两年至几万年以上的岩土和土壤季节冻土冻结时间在半月至数月，还有一种短时冻土冻结时间数小时、数日以至半月,二、多年冻土分布,我国多年冻土主要分布在青藏高原、东北大小兴安岭及西部零星的高山区。地球上多年冻土/季节冻土和短时冻土区的面积约占陆地面积的50%，其中，多年冻土面积占陆地面积的25%。冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。因此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。正由于这些特征，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。随着气候变暖，冻土在不断退化。,天路,青藏铁路中的冻土,三、产生冻害的主要因素及其防治,土（土质及结构）、水、温度是产生冻害的三主因，这三者的不利组合便会导致路基等工程结构严重冻害。只要提高或改善三因素中任一因素，均可避免或减轻冻害。,冻胀作用,冻胀是由于土中水的冻结和冰体（特别是凸镜状冰体）的增长引起土体膨胀、地表不均匀隆起的作用。冻胀一般会导致地面发生变形，形成冻胀垄岗。冻胀的原因包括土中原有的水结冰体积膨胀；同时也包括土冻结过程中下部未冻结土中的水分迁移并向冻结面富集，水分相对集中，水与土粒分异形成冰透镜体或冻夹层，使土体积膨胀。,融沉,冻土中的各种冰融化后体积缩小,使土因自重下沉;冰变成水后通过孔隙逐渐排出，使土压密而进一步下沉。土粒及其集合体在融化时由于水化作用而膨胀。通常情况下，冻土融化时的压密大于膨胀，故产生融化下沉。当整体冷生构造的冻土融化时，其融沉量一般不大。但层状和网状冷生构造的冻土融化时,常有明显的沉降,有时会发生突陷。当冻土的融化速度很快时，会出现冰变成水的速率大于水能从土中排出的速率，从而使土中的孔隙压力增加，常造成斜坡和各种建造物的不稳定。融沉是多年冻土区建造物破坏的主要原因。在天然情况下，冻土的融沉会形成各种热喀斯特现象（见冰缘地貌）。,冻土,青藏铁路地基处理,一种就是让其完全融化，或者通过换填等，让冻土消失。主要用在冻土南北界限附近的冻土岛上。一种是不采取额外措施。主要集中在沿途的高山岭地区，该地冻土稳定，不用采取额外措施。还有一种，就是采取保护冻土的措施，适用于全线的大部分地区。根据严重程度不同，又分为主动保护措施、被动保护措施。被动保护措施主要有加保温板、抬高路基；主动保护措施有块石路基、热棒、遮阳棚、通风管路基以及多种情况的复合路基。此外，还有一些特别的措施。比如旱桥，多适用于工程地质极为复杂的地区。,（1）保护冻土原则,高山、中高山地带，冻土温度-5.0-1.5时，一般可采用保护多年冻土上限不变或略有上升的原则设计路基，可采取提高路基或设置隔热层等措施。,冻结法,冻结法是在岩土工程开挖之前，用人工制冷的方法将开挖工程周围的岩土层冻结成封闭的冻结圈（壁），以临时加固地层，抵抗地压，隔绝地下水，然后在冻结壁的保护下进行正常施工的一种特殊施工法。首先要打一定数量的冻结孔，孔内安装冻结管或冻结器。冷冻站制出的低温盐水（大约-30C）经输送干管到各孔内冻结器，再由回路干管返回到冷冻站的盐水箱。低温盐水在冻结管中沿环形空间流动时，吸收其周围岩层的热量，使周围岩层冻结，逐渐扩展形成冻结壁。随着盐水循环的进行，冻结壁厚度逐渐增大，直到达到设计厚度和强度为止。,冻结法是在岩土工程开挖之前，用人工制冷的方法将开挖工程周围的岩土层冻结成封闭的冻结圈（壁），以临时加固地层，抵抗地压，隔绝地下水，然后在冻结壁的保护下进行正常施工的一种特殊施工法。首先要打一定数量的冻结孔，孔内安装冻结管或冻结器。冷冻站制出的低温盐水（大约-30C）经输送干管到各孔内冻结器，再由回路干管返回到冷冻站的盐水箱。低温盐水在冻结管中沿环形空间流动时，吸收其周围岩层的热量，使周围岩层冻结，逐渐扩展形成冻结壁。随着盐水循环的进行，冻结壁厚度逐渐增大，直到达到设计厚度和强度为止。,片石气冷路基工作原理,主动保护冻土方式：热棒,热棒原理,液体工质冬季汽化冷凝夏季液汽平衡,主动保护冻土方式：通风管,通风管路基是高原多年冻土区修筑路基时为减少换填厚度,或为调节路基高度,或为增加路基冷储减少蓄热以保持路基稳定的内因性措施尤其是多年冻土地区、多年冻土腹部地区的富冰、饱冰冻土和含土冰层等潮湿、浸湿地带