什么是冻土地基?

[拼音]：dongtu diji

[外文]：frozen soil

土温低于 0°C土中水部分或大部分冻结成冰的土称冻土。冻土有季节性冻土和多年冻土两种。

（1）季节性冻土。在一定厚度的地表土层中冬季冻结夏季融化，是冻融交替的土。中国东北、华北和西北地区的季节性冻土，深度均在50厘米以上，黑龙江北部及青海地区的冻深较大，最深可达3米。

（2）多年冻土。全年保持冻结而不融化，并且延续时间在3年或3年以上的土。多年冻土的表层往往覆盖着季节性冻土层（或称融冻层），但其融化深度止于多年冻土层的层顶。多年冻土在中国有两个主要分布区：一个在纬度较高的内蒙古和黑龙江的大、小兴安岭一带；一个在地势较高的青藏高原和甘肃新疆高山区。

冻土（包括融土）除了矿物颗粒、水和气体之外，又增加了冰。冰的存在直接与土的温度有关。因此，冻土的热物理性质是研究冻土的一个重要内容，如地基的冻结和融化深度的确定、建筑物地基融化范围的计算、人工冻结法的施工设计，以及保温填土（或填料）层的效果分析等方面都与冻土的热物理性质有关。土的热物理性质指标最常用的有：热导率（导热系数）λ，体积热容量C和导温系数α，其相互关系为α＝λ/C。由于冰的存在，使冻土地基的瞬时承载力表现得特别大；而在长期荷载作用下，冰的塑性性质，冻土的流变性又表现得较为突出。因此，以冻土作为地基时，应重点考虑其长期承载力；而在开挖冻土时，则应考虑其瞬时强度。土层在天然情况下冻结时，土中水分向冻结线方向转移，以及冰在冻结时体积增大，造成土的冻胀；而冻土融化时，土颗粒间粘聚力完全丧失，以及融化后的含水量远大于冻结之前，又形成突然性融陷（或称融化下沉）。

季节性冻土作为建筑物地基时，由于土层的冻结和融化往往使地基产生冻胀和融陷现象，容易对轻型建筑物造成破坏，如墙身开裂、围墙倾倒、门前台阶胀起和散水断裂等。因此，以季节性冻土作地基进行建筑物设计时，除应满足一般地基的要求外，还要着重考虑地基冻胀和融陷对建筑物的影响。季节性冻土地基，以土的冻胀率Kb为评价的基本指标，即Kb＝ΔV/V(V为冻前土的体积，ΔV为冻后与冻前土体积之差)。在平面冻结条件下单层土的平均冻胀率，可以用野外观测的最大冻胀值Δh与当时当地的冻胀深度z0之比得出，即Kb＝Δh/z0。根据冻胀率的大小，地基划分为不冻胀地基(Kb＜1％)、弱冻胀地基(1％＜Kb＜3.5％)、冻胀地基(3.5％＜Kd＜6％)和强冻胀地基(Kd＞6％)。在季节性冻土地区设计地基时，应针对不同的冻胀性质采取以下防冻措施：

（1）建筑场地应尽量选择地势高、地下水位低和地表排水良好的地段；

（2）严格做好建筑物附近的防水和排水，避免地表水渗入地基；

（3）建筑物的平面型式应在保证使用的前提下力求简单，尽量避免凹凸多角的平面造型。为了增加建筑物对不均匀变形的抵抗能力，可采用控制建筑物的长高比和增设圈梁等措施；

（4）采用合理的基础形式和恰当的基础埋深，对一般地基可将基础埋深超过有效冻胀区。对于冻结深度大而冻胀性又强的地基，可用砂垫层换填或用桩基穿过，并在基础周围换填非冻胀性土，以消除围土的冻胀影响。

评价多年冻土融陷性的指标是融陷系数A0＝(h-h′)/h(h为融化前冻土试样的高度，h′为融化后的试样高度)。当A0＜0.02为弱融陷的，0.02＜A0＜0.06时为融陷的，A0＞0.06时为强融陷的。在没有条件进行上述试验时，亦可根据不同土质按冻土的干容重уb进行估计，当1.5吨/米h＜уb≤1.7吨/米h时为弱融陷冻土；1.3吨/米h＜уb≤1.5吨/米h时为融陷冻土;уb＜1.3吨/米h时为强融陷冻土。此外，山坡泉水、地表水流以及地下承压水上涌的地段常出现冰锥和冰丘，融化时会产生热融塌陷、土流等不良现象，在选择建筑场地时应尽量避开这些地段。在以多年冻土作地基进行建筑物设计时，应根据勘察资料，综合建筑物的结构和有关设备情况（包括建筑结构对融陷的敏感程度以及建筑物和所属设备在使用时对多年冻土温度的影响等），采取两种不同的设计原则：

（1）保持冻结设计法。在设计上尽量减少建筑物或设备将热量传入地基的可能，使多年冻土的冻结情况保持不变，例如，在建筑上采用架空的通风地板，或采用地下冷冻装置等。这种设计法一般适用于冻土厚度大和土温稳定的多年冻土地基。

（2）容许融化设计法。适用于上部结构的刚度较好对不均匀沉降不敏感的建筑物；大量散热的建筑物(如高温车间、浴室等)；不允许采用通风的地下室或其他保持地基土冻结的建筑物等。这种设计法一般用于退化的、厚度和融陷性不大的土层。设计时要预估地基融陷量，并把它控制在建筑物地基容许变形值以内；当超出控制时，可采取人工预先融化法或换填非融陷土进行地基处理。

参考书目

天津大学等编：《地基与基础》，中国建筑工业出版社，北京，1978。