欢迎您来到全国水雨情信息网站! 2021年1月28日 星期五
 
  当前位置: 首页--水利百科--工程力学、岩土力学、工程结构及材料--土力学

冻土的物理性质

2020-04-09 21:01

冻结的土所具有的物理、力学性质。冰冻土是由固体的矿物颗粒、塑性的冰、液态的水和气体组成的四相体系。冻土按冻结时间可分为多年冻土(冻结几年以上)、季节冻土(1~2个季度)、短暂冻土(几昼夜);按冻结状况可分为坚硬冻土(低温冻土),塑性冻土(高温冻土);按含冰率可分为富冰冻土(体积含冰率大于50%),含冰冻土(50%~25%),微含冰冻土(小于25%)。

因冻结时水分迁移的变化,按冰在冻土体中的作用、数量和分布,冻土又可分为整体状、层状和网状结构。不同结构的冻土,其物理、力学性质有很大的差异。冻土的密度因发生冻胀而变小,冰夹层之间的土则因受挤压而密实。冰的胶结使土变成坚硬的整体,具有较高的强度。冻土的抗压、抗拉和抗剪强度比未冻结前约高几倍到几十倍,而且这种强度还随温度的降低而明显增加。冻土的压缩性和渗透性比未冻结土显著减小。冻土含有大量的塑性冰,具有较大的流变特性,长期强度较低。当冻土融化时,起分割和胶结作用的冰夹层融化,强度骤减,压缩性大增。在较小荷载作用下,也会产生较大的变形或不均匀沉降。但含水率低于塑限的土,因冻结时很少产生冰夹层,所以其融化后的强度与冻前相比基本接近。利用冻土具有较高强度和防渗的特点,工程上常采用人工冻结土技术,在强透水和流砂地层上,使用人工冻结土的方法开凿矿山竖井、开挖隧洞和天然气贮液罐的基坑等。同时,由于冻土的瞬时强度高,给寒冷地区冬季土方的开挖和填筑带来很多困难。

表征冻土的物理性指标主要有:

(1)密度。冻结状况下冻土单位体积的质量,kg/m3

(2)总含水率。冻土中未冻水重与冰的重量加上干土重之比,%。

(3)含未冻水率。冻土中未冻水重与干土重之比,%。

(4)含冰率。冻土中冰重与冰水合重之比,%。

(5)冻土比热。1 g土温度改变1℃所需要的热量,也称干土比热,J/(g·℃)。

(6)冻土导热系数。1 cm厚土层,其层面温度相差1 ℃时,1 s内在1 cm2面积上通过的热量,J/(cm2·s·℃)。

(7)冻土导温系数。土中温度扩散的速度,等于导热系数与容积热容量的比值,cm2/s。

责编: system