中文名 | 冻土护壁 | 外文名 | fielding process,freezing method |
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学 科 | 材料技术 | 领 域 | 工程技术 |
将地下工程四周的饱和土冻结而形成一个连续、封闭的冻土层以防止施工过程中土壁坍塌、地下水渗入 。
常用此法修建矿山竖井 。2100433B
冻土护壁是指在不稳定含水地层中修建隧道及地下工程时,借助人工制冷手段加固地层和隔断地下水的特殊施工方法。又称冻结法 。
季节冻土层中的地温呈非线性分布,改变了冻土墙形成时的初始温度条件以及形成后的结构形式。有季节冻土条件下形成深6m、厚1.4m的冻土墙较无季节冻土的情况可减少冻结时间15d,减少冷能消耗60%,经济上有极大优势。通过数值模拟,得到了能量消耗与时间关系曲线、冻结管热流密度与深度关系曲线、冻土墙的厚度与时间关系曲线、冻土墙的厚度与深度关系曲线等,可见季节冻土层的存在显著提高了冻土墙的厚度发展速度,减少了冻结时间,降低了冷能消耗。模拟了49种工况,对冻结管直径、冻结管间距、冻结时间、冻土墙平均温度、冻土墙厚度等数据进行了非线性回归分析,得到冻土墙厚度与时间成对数函数关系、平均温度与时间成反比例关系的相关表达式,为人工冻结技术的合理运用和推广提供了理论依据。
设计并研制成功一和中适用于冻土及夹石冻土链式挖沟机的刀具,经室内和野外现场证明,其使用寿命达到130h切削速度和挖沟作业率可达4.25m/s和101~112.2m/h并提出了高速热融切削的观点。
气体、矿物颗粒、未冻水、冰是组成冻土的四种物质成分,气体、未冻水和冰的含量随温度变化。变形特性将冻土地基分为松散、塑性与坚硬冻土含有机物与盐类的不同将冻土分为冻结泥炭化土与盐渍化冻土根据持续时间可分为多年与季节冻土根据冻土的融沉性与土的冻胀性又可分成若干亚类。
冻结状态连续保持三年以上者,物理力学性质随温度变化而改变,伴随发生融陷、热融滑塌、冻胀等现象的视为多年冻土地面表层冬季冻结,夏季全部融化,每年交替冻融一次的土层为季节性冻土。
在冻结状态下,具有较低的压缩性或不具压缩性和较高的强度属冻土地基的工程特性。如果冻土融化后则承载力大大降低,压缩性变化较大,使地基产生融陷冻胀对地基的承载力和安全性极为不利。
土的颗粒大小及含水量可以影响冻胀和融陷,一般土颗粒愈粗,含水量愈小,土的冻胀和融陷性愈小反之愈大。不同土质、平均冻胀率、冻前天然含水量、冻结期间地下水位距冻结面的最小距离可以划分季节性冻土多年冻土根据融化下沉系数的大小,可分为不融沉、弱融沉、融沉、强融沉和融陷五级。
冻土是指地表至100厘米范围内有永冻土壤温度状况,地表具多边形土或石环等冻融蠕动形态特征的土壤。本土纲相当于美国土壤系统分类的新成土纲(Entisol)、始成土纲(Inceptisol)、有机土纲(Histosol),联合国土壤分类的始成土(Cambisols)、潜育土(Gleysols)、粗骨土(Regosols)、有机土。它包括的土类有冰沼土(冰潜育土)和冻漠土。
冰沼土相当于美国系统分类中新成土纲的永冻性的冷冻正常新成土(Pergelic Cryorthent)和始成土纲的冷冻潮湿始成土(Cryaquepts),有机土纲中部分冷冻有机土。联合国土壤分类中始成土的冰冻始成土(Gelic cambisols)、潜育土中的冰冻潜育土(Gelic gleysols)、粗骨土纲中的冰冻粗骨土(Gelic regosols)、有机土纲(Histosols)中的冰冻有机土(Gelic histosols),所不同的是联合国分类是指在2米深度内有永冻层。
冻漠土在美国、联合国分类中还没有相应的土类。而与美国分类的干旱土和联合国分类的钙质土或石膏土有某些近似。