土力学与地基基础：土的冻胀影响

地面以下一定深度的地层温度，随大气温度而变化。当地层温度降至摄氏零度以下时，土中部分孔隙水将冻结而形成冻土。冻土可分为季节性冻土和多年冻土两类。季节性冻土在冬季冻结而夏季融化，每年冻融交替一次。多年冻土则不论冬夏，常年均处于冻结状态，且冻结连续三年以上。我国季节性冻土分布很广。东北、华北和西北地区的季节性冻土曾厚度在0.5 m以上，最大的可达3 m左右。

如果季节性冻土由细粒土组成，且土中水含量多而地下水为又较高，那么不但在冻结深度内的土中水被冻结形成冰晶体，而且未冻结区的自由水和部分结合水将不断行冻结区迁移、聚集，使冰晶体逐渐扩大，引起土体发生膨胀和隆起，形成冻胀现象。到了夏季，地温升高，土体解冻，造成含水量增加，使土处于饱和及软化状态，强度降低，建筑物下陷。这种现象称为融陷。位于冻胀区内的基础，在土体冻结时，受到冻胀力的作用而上抬。融陷和上抬往往是不均匀的，致使建筑物墙体产生方向相反、互相交叉的斜裂缝，或使轻型构筑物逐年上抬。

土的冻结不一定产生冻胀，即使冻胀，程度也有所不同。对于结合水含量极少的粗粒土，不存在冻胀问题。至于某些粉砂、粉土和黏性土的冻胀性，则与冻结以前的含水量有关。例如，处于坚硬状态的黏性土，因为结合水的含量少，冻胀作用就很微弱。此外，冻胀程度还与地下水位有关。《建筑地基基础设计规范》根据冻胀对建筑物的危害程度，将地基土的冻胀性分为不冻胀、弱冻胀、冻胀和强冻胀四类（表7.2）。

表7.2　地基土冻胀性分类

注：① 表中碎石土仅指充填物为砂土或硬塑、坚硬状态的黏性土，如充填物为其他状态的黏性土或粉土时，其冻胀性应按黏性土或粉土确定。
② 表中细砂仅指粒径大于0.075 mm的颗粒超过全重90%的细砂，其他细砂的冻胀性应按粉砂确定。
③ pw为土的塑限。

不冻胀土的基础埋深可不考虑冻结深度。其他三种可冻胀的土，基础的最小埋深dmin则由下式确定：

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式中　z0——标准冻深，系采用在地表无积雪和草皮等覆盖条件下多年实测最大冻深的平均值，在无实测资料时，除山区之外，可按上述规范所附的标准冻深线图查取；

ψt——采暖对冻深的影响系数（表7.3）；

dfr——基底下允许残留的冻土层厚度，根据土的冻胀性类别按下式确定：

在有冻胀性土的地区，除按上述要求选择基础埋深外，尚应采取相应的防冻害措施。

表7.3　采暖对冻深的影响系数tψ值

注：① 外墙角段系指从外墙阴角顶点起两边各4 m范围以内的外墙，其余部分为中段。
② 采暖建筑物中的不采暖房间（门斗、过道和楼梯间等），其外墙基础处的采暖对冻深
的影响系数值，取与外墙角段相同值。