多年冻土的冻胀性与融沉性研究成果

7.6.2　多年冻土的冻胀性和融沉性

1.冻胀性

土冻结时体积膨胀，在于水在转化为冰时体积膨胀，从而使土的孔隙度增大。如果土中的原始孔隙空间足以容纳水在冻结时所增大的体积，则冻胀不会发生；只有在土的原始饱和度很高或有新的水分补充时才会发生冻胀。所以对冻胀性的理解应为:土冻结时体积随之增大的性能。因此，常用体积的相对变化量——冻胀率（η）来表示。冻胀率按下式计算:

式中:V0——冻结前土的体积；

V——冻结后土的体积。

表7-21　多年冻土的融沉性分类

注:1.总含水量w₀包括冰和未冻水；2.本表不包括盐渍化冻土、冻结泥炭化土、腐殖土、高塑性黏土。

冻胀性是对多年冻土上层的季节融冻层评价的重要依据。在自然界中，冻胀也常表现为土层表面的隆起，因此，也用冻土冻结前后高度的相对变化来表示其冻胀性，冻胀率亦可按下式计算:

式中:h₀——冻结前土层的高度；

h——冻结后土层的高度。(www.xing528.com)

按冻胀率可对冻土的冻胀性进行评价:

当η≤1%时，为不冻胀土；

当1%＜η≤3.5%时，为弱冻胀土；

当3.5＜η≤6%时，为冻胀性土；

当η＞6%时，为强冻胀土。

多年冻土的冻胀性与含水量有关，当含水量低到一定程度时，土在冻结过程中将不表现出冻胀性，此含水量界限值称为起始冻胀含水量（wf）。它随土的分散度不同而异，一般情况下，随颗粒组成中粗粒组的增加而降低。

多年冻土的冻胀分级，按现行《冻土地区建筑地基基础设计规范》（JGJ118-98）执行。

2.融沉性

融沉性对多年冻土地基的评价有着重要的意义。融沉性是在冻土融化过程中表现出的性能，即融沉性是冻土在融化过程中，由于固态冰转化为液态水时体积缩小的性能。在融化过程中，土粒间联结消弱，水分排出，在自重压力下，特别是在外部荷载作用下，多年冻土可能产生较大的压缩变形。多年冻土的融沉性可以用融化下沉系数δ₀值表示。《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009版）按融化下沉系数δ₀（即融沉系数）的大小把多年冻土分为不融沉、弱融沉、融沉、强融沉、融陷5种融沉类别、5个融沉等级（见表7-21）。

平均融化下沉系数δ₀可按下式计算:

式中:h₁、e₁——冻土试样融化前的高度（mm）和孔隙比；

h₂、e₂——冻土试样融化后的高度（mm）和孔隙比。