2015年巖土工程師基礎知識:土的凍脹影響

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　　地面以下一定深度的地層溫度，隨大氣溫度而變化。當?shù)貙訙囟冉抵翑z氏零度以下時，土中部分孔隙水將凍結而形成凍土。凍土可分為季節(jié)性凍土和多年凍土兩類。

　　季節(jié)性凍土在冬季凍結而夏季融化，每年凍融交替一次。多年凍土則不論冬夏，常年均處于凍結狀態(tài)，且凍結連續(xù)三年以上。我國季節(jié)性凍土分布很廣。東北、華北和西北地區(qū)的季節(jié)性凍土曾厚度在0.5m以上，最大的可達3m左右。

　　如果季節(jié)性凍土由細粒土組成，且土中水含量多而地下水為又較高，那么不但在凍結深度內的土中水被凍結形成冰晶體，而且未凍結區(qū)的自由水和部分結合水將不斷行凍結區(qū)遷移、聚集，使冰晶體逐漸擴大，引起土體發(fā)生膨脹和隆起，形成凍脹現(xiàn)象。

　　到了夏季，地溫升高，土體解凍，造成含水量增加，使土處于飽和及軟化狀態(tài)，強度降低，建筑物下陷。這種現(xiàn)象稱為融陷。位于凍脹區(qū)內的基礎，在土體凍結時，受到凍脹力的作用而上抬。融陷和上抬往往是不均勻的，致使建筑物墻體產生方向相反、互相交叉的斜裂縫，或使輕型構筑物逐年上抬。

　　土的凍結不一定產生凍脹，即使凍脹，程度也有所不同。對于結合水含量極少的粗粒土，不存在凍脹問題。至于某些粉砂、粉土和粘性土的凍脹性，則與凍結以前的含水量有關。例如，處于堅硬狀態(tài)的粘性土，因為結合水的含量少，凍脹作用就很微弱。此外，凍脹程度還與地下水位有關?！督ㄖ鼗A設計規(guī)范》根據(jù)凍脹對建筑物的危害程度，將地基土的凍脹性分為不凍脹、弱凍脹、凍脹和強凍脹四類。