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冻胀力

2020-04-09 21:01

在含水量超过某一限度的土体冻结过程中,因体积膨胀受到建筑物或非冻土层的约束而对其形成的作用力。土体冻结时孔隙水冻结成冰,同时伴随水分迁移形成冰镜体或冰夹层,引起土体膨胀。土体冻胀受到建筑物和未冻土层约束便对建筑物和未冻土层形成冻胀力。冻胀力能使水利、工业及民用建筑、铁路、公路、管线等工程的基础发生变形、失稳,甚至破坏。

冻胀力的大小受土的分散性、矿物成分、密度、土体水分条件及冻结条件的影响,且与工程基础的结构型式、尺寸、刚度、材料、表面状况及荷载等工程条件以及未冻土层的压缩性有关。冻胀力方向与冻结时冰晶增长方向相同,垂直于冻结面,分为切向冻胀力、竖向冻胀力和水平冻胀力。工程设计取值主要依靠现场观测结果。

切向冻胀力是基础侧面土体在竖直方向冻胀时以土与基础表面冻结力为媒介传递给基础侧表面的上拔力。其数值不超过土与基础表面的冻结力和基础的约束力。中国DL/T 5082—1998《水工建筑物抗冰冻设计规范》中规定,根据冻胀量大小,单位切向冻胀力值为20 ~150 kPa。

竖向冻胀力是基础底面水平投影下的土体及其附近土体冻胀时对基础底面产生的上抬力,其数值不超过基础对土体冻胀的约束力,同时也不超过冻土下面未冻土层的极限承载力。DL/T 5082—1998规定,按冻胀量大小和基础面积大小,单位竖向冻胀力值为50~360 kPa。

水平冻胀力是基础侧面土体在水平方向发生冻胀时产生的冻胀力,其数值不超过基础水平方向的约束力和侧面未冻土层在水平方向的极限承载力。DL/T 5082—1998规定,按冻胀量大小,单位水平冻胀力值为30~170 kPa。

防止建筑物受冻胀力破坏可通过两种途径:①消除或削减冻胀力的地基处理措施。②采取建筑物抗御或适应冻胀力的结构措施(参见水工建筑物冻胀防御)。

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