土力学与地基基础在多年冻土地区的应用

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；

σci——第i层冻土中点处自重应力（kPa）；

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。