1.多年冻土按其融沉性的等级划分
多年冻土的融沉性是评价其工程性质的重要指标,可用融化下沉系数A作为分级的直接控制指标。
式中 hm——季节融化层冻土试样冻结时的高度(m)(季冻层土质与其下多年冻土相同);
hT——季节融化层冻土试样融化后(侧限条件下)的高度(m)。
Ⅰ级(不融沉):A小于1%,是仅次于岩石的地基土,在其上修筑建筑物时可不考虑冻融问题。
Ⅱ级(弱融沉):1%≤A<5%,是多年冻土中较好的地基土,可直接作为建筑物的地基,当控制基底最大融化深度在3m以内时,建筑物不会遭受明显融沉破坏。
Ⅲ级(融沉):5%≤A<10%,具有较大的融化下沉量而且冬季回冻时有较大冻胀量。作为地基的一般基底融深不得大于1 m,并采取专门措施,如深基、保温防止基底融化等。
Ⅳ级(强融沉):10%≤A<25%,融化下沉量很大,因此施工、运营时内不允许地基发生融化,设计时应保持冻土不融或采用桩基础。
Ⅴ级(融陷):A≥25%,为含土冰层,融化后呈流动、饱和状态,不能直接作地基,应进行专门处理。
2.多年冻土地基设计原则
多年冻土地区的地基,应根据冻土的稳定状态和修筑建筑物后地基地温、冻深等可能发生的变化,分别采取两种原则设计,即保持冻结原则和容许融化原则。
3.多年冻土地基容许承载力的确定
决定多年冻土承载力的主要因素有粒度成分,含水(冰)量和地温,具体的确定方法可用如下几种:
(1)根据规范推荐值确定。
(2)理论公式计算。
理论上可通过临塑荷载pcr(kPa) 和极限荷载pu(kPa) 确定冻土容许承载力,计算公式形式较多,可参考下式计算:
式中 cs——冻土的长期黏聚力(kPa),应由试验求得;
γ2h——基底埋置深度以上土的自重压力(kPa)。
pcr可以直接作为冻土的容许承载力,而pu应除以安全系数1.5~2.0。
此外也可通过现场荷载试验(考虑地基强度随荷载作用时间而降低的规律),调查观测地质、水文、植被条件等基本相同的邻近建筑物等方法来确定。(www.xing528.com)
4.多年冻土融沉计算
冻土地基总融沉量由两部分组成:一是冻土解冻后冰融化体积缩小和部分水在融化过程中被挤出,土粒重新排列所产生下沉量;一是融化完成后,在土自重和恒载作用下产生的压缩下沉。最终沉降量S(m)计算如下:
式中 Ai——第i层冻土融化系数;
hi——第i层冻土厚度(m);
αi——第i层冻土压缩系数(1/kPa)由试验确定;
σpi——第i层冻土中点处建筑物恒载附加应力(kPa)。
5.多年冻土地基基桩承载力的确定
采取保持冻结原则时,多年冻土地基基桩轴向容许承载力由季节融土层的摩阻力F1(冬季则变成切向冻胀力)、多年冻土层内桩侧冻结力F2和桩尖反力R三部分组成。其中桩与桩侧土的冻结力是承载力的主要部分。除通过试桩的静载试验外,单桩轴向容许承载力[P](kN)可由下式计算
6.多年冻土地区基础抗拔验算
多年冻土地区,当季节融化层为冻胀土或强冻胀土时,扩大基础(或基桩)冻拔稳定验算:
7.防融沉措施
(1)换填基底土:对采用融化原则的基底土可换填碎、卵、砾石或粗砂等,换填深度可到季节融化深度或到受压层深度。
(2)选择好施工季节:采用保持冻结原则时基础宜在冬季施工,采用融化原则时,最好在夏季施工。
(3)选择好基础型式:对融沉、强融沉土宜用轻型墩台,适当增大基底面积,减少压应力,或结合具体情况,加深基础埋置深度。
(4)注意隔热措施:采取保持冻结原则时施工中注意保护地表上覆盖植被,或以保温性能较好的材料铺盖地表,减少热渗入量。施工和养护中,保证建筑物周围排水通畅,防止地表水灌入基坑内。
如抗冻胀稳定性不够,可在季节融化层范围内,按前介绍的防冻胀措施第(1)、(2)条处理。
山区地基的土层比较复杂,与平原地区相比,山区地基具有如下特点:具有滑坡、崩塌、泥石流、岩溶和土洞等特殊不良地质现象;边坡处理困难;建筑场地不均匀,存在不均匀沉降和稳定性问题;地下水问题等。下面介绍岩溶、土洞、滑坡,至于岩土地基、崩塌、泥石流等其他问题可参考相关资料。
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