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季节性冻土基础工程应用土力学与地基基础

时间:2023-08-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:对季节性冻土按冻胀变形量大小结合对建筑物的危害程度分为五类,以野外冻胀观测得出的冻胀系数Kd为分类标准Ⅰ类不冻胀土:Kd<1%,冻结时基本无水分迁移,冻胀变形很小,对各种浅埋基础无任何危害。Ⅳ类强冻胀土,6%<Kd≤13%,冻结时水分大量迁移,形成较厚冰夹层,冻胀严重,即使基础埋深超过冻结线,也可能由于切向冻胀力而上拔。

季节性冻土基础工程应用土力学与地基基础

1.季节性冻土按冻胀性的分类

土的冻胀由于侧向和下面有土体的约束,主要反映在体积向上的增量上(隆胀),季节性冻土地区建筑物的破坏很多是由于地基土冻胀造成的。

对季节性冻土按冻胀变形量大小结合对建筑物的危害程度分为五类,以野外冻胀观测得出的冻胀系数Kd为分类标准

Ⅰ类不冻胀土:Kd<1%,冻结时基本无水分迁移,冻胀变形很小,对各种浅埋基础无任何危害。

Ⅱ类弱冻胀土:1%<Kd≤3.5%,冻结时水分迁移很少,地表无明显冻胀隆起,对一般浅埋基础也无危害。

Ⅲ类冻胀土:3.5%<Kd≤6%,冻结时水分有较多迁移,形成冰夹层,如建筑物自重轻、基础埋置过浅,会产生较大的冻胀变形,冻深大时会由于切向冻胀力而使基础上拔。

Ⅳ类强冻胀土,6%<Kd≤13%,冻结时水分大量迁移,形成较厚冰夹层,冻胀严重,即使基础埋深超过冻结线,也可能由于切向冻胀力而上拔。

Ⅴ类特强冻胀土Kd>13%,冻胀量很大,是使桥梁基础冻胀上拔破坏的主要原因。

式中 Δh——地面最大冻胀量(m);

Zd——最大冻结深度(m)。

2.考虑地基土冻胀影响桥涵基础最小埋置深度的确定

基底最小埋置深度h(m)可用下式表达

式中 dh——基础底面下允许冻土层的最大厚度(m)。

上部结构为超静定结构时,除Ⅰ类不冻胀土外,基底埋深应在冻结线以下不小于0.25 m。当建筑物基底设置在不冻胀土层中时,基底埋深可不考虑冻结问题。

3.刚性扩大基础及桩基础抗冻拔稳定性的验算

按上述原则确定基础埋置深度后,基底法向冻胀力由于允许冻胀变形而基本消失。考虑基础侧面切向冻胀力的抗冻拔稳定性按下式计算。

式中 N——基础顶部恒载;(www.xing528.com)

W——基础自重;

QT——基础在冻结锋面以下融土的摩阻力;

k——抗冻拔稳定安全系数

T——冻结层对桩的切向冻胀力之和。

在冻结深度较大地区,小桥涵扩大基础或桩基础的地基土为Ⅲ~Ⅴ类冻胀性土时,由于上部恒重较小,当基础较浅时常会因周围土冻胀而被上拔,使桥涵遭到破坏。基桩的入土长度往往由在冻结线以下抗冻拔需要的锚固长度控制。为了保证安全,以上计算中基础重力在冻土和暖土部分均不再考虑。

4.基础薄弱截面的强度验算

当切向冻胀力较大时,应验算基桩在未(少)配筋处抗拉断的能力。

式中 P——验算截面拉力(kN);

W1——验算截面以上基桩重力(kN);

F1——验算截面以上基桩在暖土部分阻力(kN),计算方法同式(10.10)中QT

其余符号意义同前。

5.防冻胀措施

目前多从减少冻胀力和改善周围冻土的冻胀性来防治冻胀。

(1)基础四侧换土,采用较纯净的砂、砂砾石等粗颗粒土换填基础四周冻土,填土夯实。

(2)改善基础侧表面平滑度,基础必须浇筑密实,具有平滑表面。基础侧面在冻土范围内还可用工业凡士林、渣油等涂刷以减少切向冻胀力。对桩基础也可用混凝土套管来减除切向冻胀力。

(3)选用抗冻胀性基础改变基础断面形状,利用冻胀反力的自锚作用增加基础抗冻拔的能力。

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