特殊性岩土的勘察之多年冻土

　　一、多年冻土的分级及性质
　　（一）多年冻土的分级
　　多年冻土是指含有固态水，且冻结状态持续两年或两年以上的土。我国多年冻土主要分布在青藏高原、帕米尔及西部高山(包括祁连山、阿尔泰山、天山等)，东北大小兴安岭和其他高山的顶部也有零星分布。
　　多年冻土对工程的主要危害是其融沉性，工程上对其要进行融沉性分级。根据融化下沉系数的大小，多年冻土可划分为不融沉(δ≤1)、弱融沉(1＜δ≤3)、融沉(3<δ≤10)、强融沉(10<δ≤25)和融陷(δ>25)五级。冻土的融化下沉系数δ可按下式计算：
　　根据不同类型的土的总含水量及平均融沉系数，多年冻土可划分为五大类型：少冰冻土、多冰冻土、富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层，如表4-9所示。
　　（二）多年冻土的一般性质
　　1．冻胀性：土冻结时体积膨胀，在于水在转化为冰时体积膨胀，从而使土的孔隙度增大。如果土中的原始孔隙空间足以容纳水在冻结时所增大的体积，则冻胀不会发生；只有在土的原始饱和度很高或有新的水分补充时才会发生冻胀。冻胀性是对多年冻土上层的季节融冻层评价的重要依据。在自然界中，冻胀也常表现为土层表面的隆起。
　　2．融陷性
　　融陷性对多年冻土地基的评价有着重要的意义。融陷性，是在土融化过程中表现出来的性能，即融陷性是冻土在融化过程中，由于固态冰转化为液态水是体积缩小的性能。在融化过程中，土粒间联结消弱，水分排出，在自重压力下，特别是在外部荷载作用下，多年冻土可能产生较大的压缩变形。
　　二、多年冻土的勘察评价要点
　　1．运用工程地质测绘和调查查明的内容
　　（2）多年冻土的类型、厚度、含水量、构造特征、物理力学和热学性质；
　　（3）多年冻土层上水、层间水、层下水的赋存形式、相互关系及其对工程的影响；
　　（4）多年冻土的融沉性分级和季节融化层土的冻胀性分级；
　　（5）厚层地下水、冰锥、冰丘、冻土沼泽、热融滑塌，热融湖塘、融冻泥流等不良地质作用的形态特征、形成条件、发布范围、发生发展规律及其对工程的危害程度。
　　2．勘探点间距与深度应结合工程和地区的实际情况布置
　　（1）多年冻土地区勘探点间距，在满足。对各类岩土工程勘察基本要求的同时，应予以适当加密。特别是在初步勘察和详细勘察阶段要引起注意。
　　（2）勘探孔深度布置要满足的要求：①对保持冻结状态设计的地基，不应小于基底以下2倍基础宽度，对桩基应超过桩端以下3至5米；②对逐渐融化状态和预先融化状态设计的地基，应符合非冻土地基的要求；③无论何种设计原则，勘探孔的深度均宜超过多年冻土上限深度的1.5倍；④在多年冻土的不稳定地带，应查明多年冻土下限深度，当地基为饱冰冻土或含土冰层时，应穿透该层。
　　3．多年冻土的勘探测试应满足的要求
　　（1）多年冻土地区钻探宜缩短工作时间，宜采用大口径低速钻进，终孔直径不宜小于108毫米，必要时可以采用低温泥浆，并避免在钻孔周围造成人工融区或孔内冻结。
　　（2）应分层测定地下水位。
　　（3）保持冻结状态设计地段的钻孔，孔内测温工作结束后应及时回填。
　　（4）取样的竖向间隔，除应满足规范相应要求外，在季节融化层还应适当加密，式样在采取、搬运、贮藏、试验工程中应避免融化。
　　（5）试验项目除按常规要求外，尚因根据需要，进行总含水量、体积含水量、相对含水量未冻水含量、冻结温度、导热系数、冻胀量、融化压缩等项目的试验；对盐渍化多年冻土，尚因分别测定易溶盐含量和有机质含量
　　（6）工程需要时，可建立地温观测点，进行地温观测；
　　（7）当需查明与冻土融化有关的不良地质作用时，调查工作宜在二月至五月份进行；多年冻土上限深度的勘察时间宜在九、十月份。
　　三、多年冻土的岩土工程评价
　　1．多年冻土岩土工程评价的主要内容
　　（1）查明多年冻土的物理力学性质、总含水量、融陷性分级。
　　（2）确定地基承载力应结合当地建筑经验，按下述要求综合确定：
　　①对安全等级为甲级建筑物的应采用载荷试验或其它原位试验方法结合当地建筑经验综合确定。
　　②对于安全等级为乙级建筑物的宜采用载荷试验或其他原位试验确定。当无条件时，对保持冻结状态的地基，可根据冻土的物理力学性质和地温状态，按表9-20确定；对于容许融化的地基，应采用融化土地基的承载力，按实测成果确定。
　　③对丙级建筑物可根据邻近建筑的经验确定。
　　（3）除次要工程外，建筑物宜避开饱冰冻土、含土冰层地段和冰锥、冰丘、热融湖、厚层地下冰融区与多年冻土区之间的过度带，宜选择坚硬岩层、少冰冻土、和多冰冻土地段以及地下水位或冻土层上水位低的地段和地形平缓的高地。
　　2．提出多年冻土地区的地基处理措施
　　多年冻土地区地基处理措施应根据建筑物的特点和冻土的性质选择适宜有效的方法。一般选择以下处理方法：
　　（1）保护冻结法，宜用于冻层较厚、多年地温较低和多年冻土相稳定的地带，以及不采暖的建筑物和富冰冻土、饱冰冻土、含土冰层的采暖建筑物或按容许融化法处理有困难的建筑物。
　　(2)容许融化法的自然融化宜用于地基总融陷量不超过地基容许变形值的少冰冻土或多冰冻地基；容许融化法的预先融化宜用于冻土厚度较薄、多年地温较高、多年地温不稳定的地带是富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层地基，并可采用人工融化压密或挖除换填法进行处理。