确定单位法向冻胀力的设计值

5.3.2.1　单位法向冻胀力值σ0

长期以来,在工程冻土界曾有一种认识,以为法向冻胀力数值大到 “不可抗御”程度。但从以上对法向冻胀力的室内外研究成果剖析可知,在国内外的大量试验中,由于载板面积偏小,边界条件又各不相同,致使测得的数值相差悬殊,有些数值还因受载板周围土体的影响而大得惊人。

从工程角度分析,法向冻胀力的大小主要取决于工程条件和自然条件。工程条件主要包括基础轮廓尺寸、砌置深度、荷载大小及基础对地基冻胀的约束程度;自然条件主要包括土质(密度、颗粒组成、前期固结状态等)、水分(土的含水量与地下水距离等)、温度(冻结指数、冻结速率等)。当地基发生冻胀,约束条件仅为基础传递的荷载时,单位法向冻胀力的最大值即等于建筑物基础所传递的荷载强度。当基础板不允许向上冻胀变位时,单位法向冻胀力的大小与基础板面积、地基土的冻胀性和压缩性有关。当限定基础板的尺寸时,可按表5.1选用单位法向冻胀力值σ0。

表5.1　单位法向冻胀力σ0值

注 1.同一冻胀级别中,表中数值应先按冻胀量内插,再按基础板面积内插。
2.本表适用于短边尺寸不小于2.0m 的板型基础,如基础板面积小于5m2,按5m2取值。

5.3.2.2　单位法向冻胀力设计值的确定

在实际工程中板型基础所受的单位冻胀力设计值按式(5.2)计算。

式中 m——冻胀力衰减系数,按式(5.2)计算,当不允许基础板向上移时mσ=1;

α——冻胀层厚度影响系数按式(5.4)计算;

σ0——单位法向冻胀力值,kPa,由表5.1查取。(www.xing528.com)

1.冻胀力衰减系数m

当基础在冻胀力的作用下发生位移(或变形)时,冻胀力随之衰减,其规律是

式中 h——基础所处地点地基土的冻胀量,cm,可据实测数值或计算确定;

[s]——沿冻胀力方向基础允许位移值,cm,可由表5.2查取。

2.冻胀层厚度影响系数α

当基础板有一定埋置深度时,相当于有一定厚度的冻土层被不会产生冻胀的基础板“置换”。能产生冻胀的土层厚度由原来的工程设计冻深Hd减为Hd-δ (基础板厚度),但因基础板的材料比冻土层的导热系数大,视冻土层厚度折减系数为

表5.2　板型基础允许垂直位移值

式中 δ——基础板厚度,cm;

Hd——工程设计冻深,cm。