寒区浅埋工程构筑物的水平冻胀力实验及理论研究

多年冻土区工程建筑物常遭受冻结土体所产生的水平冻胀力而被破坏，由此引起的冻害严重影响了建筑物的服役性能。本文通过对既有研究成果的收集，分析了水平冻胀力的形成机理和影响因素，通过现场试验、室内试验和理论分析三方面研究了多年冻土区浅埋建筑物水平冻胀力的发展和分布规律，得出结论： （1）温度、土质、含水率对水平冻胀力有显著性影响，且含水率的影响最为显著，同时温度、土质、含水率对水平冻胀力具有明显的交互影响作用。 （2）多年冻土区浅埋建筑物处于双向冻结状态，其温度场是由建筑物的埋深和结构形式共同决定，且不同埋深和结构形式的建筑物中部温度场相互差异较大。 （3）对于刚度较大的浅埋建筑物，水平冻胀力上部最大，沿埋深有减小的趋势，埋深1/3~1/2位置减小最剧烈，埋深中部达最小值。对于刚度较小的浅埋建筑物，水平冻胀力上部最小，沿埋深有增大的趋势，中部达最大值。 （4）不同结构形式浅埋建筑物的水平冻胀力沿埋深的分布形式基本一致，埋深中部数值差别较大，上部和底部数值相差较小。同种结构形式不同埋深建筑物的水平冻胀力沿埋深的分布形式基本相同，埋深中部数值差别较大，上部和底部数值基本相同。 （5）水平冻胀力发展过程可分为四个阶段，即形成阶段-急速增长阶段-缓慢增长阶段-衰减阶段。 2100433B

寒区工程构筑物常遭受冻结土体所产生的水平冻胀力破坏，而水平冻胀力主要受土体的冻结状态（一维冻结还是二维冻结）、构筑物对冻胀土体的约束程度和土的冻胀性三方面影响。本研究通过现场试验，分析了U型、梯形和矩形这三种结构形式的钢筋混凝土槽在埋深分别为0.7m和1.2m这六种工况下，水平冻胀力发生及发展变化规律；通过室内足尺模型试验，分析矩形槽水平冻胀力随冻结速率、土性和含水量不同的变换趋势；最后通过对试验结果分析和数值理论计算，研究寒区浅埋工程构筑物的水平冻胀力形成的机理、特性及影响因素，并提出寒区浅埋工程构筑物的水平冻胀力计算方法。

水平冻胀力 （horizontal frost-heave forces），地基土在冻结膨胀时，沿水平方向作用在结构物或基础表面上的力，包括沿切向和法向的作用。2100433B

随着寒区经济发展，我国进行了青藏公路、格尔木至拉萨输油管线、光纤通讯工程、大坂山隧道等著名工程方面的建设称为寒区工程。

随着寒区经济发展，人们在寒区大兴土木，如道路工程、水利工程、隧道工程、工业与民用建筑等方面的建设。在我国进行了青藏公路、格尔木至拉萨输油管线、光纤通讯工程、大坂山隧道等著名工程方面的建设，即将建设的还有青藏铁路工程、青康公路工程、大小兴安岭地区道路工程等。 寒区工程修筑过程中，必须考虑冻土这一特殊地基。

冻土工程在寒区建设中非常重要，由于热胀冷缩及受力不均，建筑物往往会发生断裂、扭曲、下陷等现象。在寒区建设中处理不好就会严重危害人类生命安全和国民经济建设。2100433B

垂直于冻结锋面及基础底面，把基础向上抬起的冻胀力，称为垂直作用于基础底面的法向冻胀力，简称为法向冻胀力。单位面积上的垂直法向冻胀力称为法向冻胀应力。2100433B