中华人民共和国国家标准冻土工程地质勘察规范GB 50324-2001 4
9.4.2.3 受冻土工程地质条件控制的地段,应根据地质纵、横断面及其他定线原则综合确定线路位置。
9.4.2.4 对冻土现象分布地段,应按第5 章的要求进行详细调查与勘探,阐明其成因、分布、范围、规模、发生发展规律及对路基和其他建筑物稳定的影响,提出相应的工程措施意见。
9.4.2.5 应根据初步设计所采用的取土方案进行路基取土调查,查明沿线集中取土点和线外大型取土场的多年冻土特征,岩、土的物理力学性质可供取土的数量。
9.4.2.6 路基、桥梁、隧道、站场应按第9 章第9.3.6 条至9.3.9 条的要求进行详细的调查、勘察和试验,查明各类建筑物施工设计所需阐明的冻土工程地质条件、水文地质条件,提供施工设计所需的岩、土物理力学参数。
9.4.2.7 挡土墙的冻土工程地质勘察,除符合国家现行有关标准(规范)规定外,还应查明:
(1)多年冻土的上限埋深、季节融化层土的冻胀性、厚层地下冰的分布等。
(2)季节冻土的最大冻深、土的冻胀性和地下水发育情况等。
9.4.2.8 小桥涵的冻土工程地质勘察,除应符合国家现行有关标准(规范)规定外,尚应查明:
(1)桥位范围内的多年冻土分布特征,融区成因和水文地质条件。
(2)桥位范围内冻土现象类型、分布及危害程度。
(3)根据冻土工程地质条件,提出小桥涵的基础型式、埋深和施工方法等建议。
9.4.2.9 高等级公路和铺筑高级路面的其他等级公路路基工程的勘察,除查明黑色路面对路基下多年冻土的热影响外,还应注意厚层地下冰地段活动层的厚度、成分、物理力学性质等因素。
9.4.2.10 在调查与测绘的基础上,提出冻土工程地质条件变化的预报,其主要内容包括:
(1)土的季节融化和季节冻结深度的变化。
(2)在工程影响下以及清除雪盖和植被后,多年冻土的融化深度。
(3)建筑物施工和运营中产生的冻土工程地质作用。
9.4.3 定测阶段冻土工程地质勘探工作应符合下列要求:
9.4.3.1 勘探点的数量应满足各类工程施工图设计时对冻土工程地质资料的需要。勘探点的距离应根据冻土工程地质条件的复杂程度和冻土现象的性质以及建筑物类型确定。桥梁工程原则上每墩应有一个钻孔。隧道洞口必须有钻孔,中间钻孔布置视地质条件复杂程度而定。对于一般路基工程,每公里应不少于4-6 个勘探孔(点)。 挖方段钻孔间距以满足编制详细冻土工程地质图的需要为原则。
9.4.3.2 勘探深度应视勘探目的和工点的具体情况而定。但应满足以下要求:
(1)路基、桥涵、隧道、站场工点的勘探深度应符合第9 章第9.3.6 条至9.3.9 条的规定。
(2)对于铺筑高级路面的公路路基,其勘探深度应至基底下2.5-3.0 倍上限深度。
(3)房屋和其他建筑物场地的勘探深度应符合第8 章有关规定。
9.4.4 岩、土物理力学数据的测试工作应能满足各类建筑物施工图设计的需要。冻土试验项目除应符合第7 章有关规定外,当多年冻土按保持冻结状态的原则用作地基时,应确定年平均地温、压缩层设计深度范围内的地温分布、冻土的抗剪强度和抗压强度以及季节融化层土的冻胀性;当多年冻土按允许逐渐融化状态的原则用作地基时,应确定不同深度(不浅于建筑物下融化带范围内)冻土、融土的融化下沉系数和压缩系数、融土的抗剪强度和抗压强度以及季节融化层土的冻胀性。
9.4.5 定测阶段冻土工程地质勘察完成后,各类建筑物、冻土现象分布工点,除应按第9.3.11 条规定编制单独工点资料,外尚应提出下列图件:
(1)冻土工程地质总说明书。
(2)冻土工程地质分段说明。
(3)冻土工程地质图1:2000-1:10000。
(4)冻土工程地质纵断面图,横1:10000,竖1:200-1:1000,可与线路详细纵断面图合并。
(5)勘探测试资料及其他有关原始资料。
(6)冻土工程地质实际材料图。
10 水利水电冻土工程地质勘察
10.1 一 般 规 定
10.1.1 本章适用于冻土地区一、二级和主体工程地段冻土条件复杂的三等水利水电工程。其他水利水电工程可根据实际情况确定勘察工作。
10.1.2 水利枢纽工程的附属工业和民用建筑、对外交通、管道、线路工程等的冻土工程地质勘察应按本规范的有关章节执行。
10.2 规划阶段勘察
10.2.1 规划阶段的冻土工程地质勘察应在规划任务确定的河段和范围内进行。
10.2.2 冻土工程地质勘察基本任务应对规划开发区域内的冻土条件作出总体评价,进行冻土分区、初步评价各梯级工程,特别是第一期工程的冻土条件以及建筑物施工和运行对冻土工程地质条件和周围环境产生的相互影响。
10.2.3 规划阶段的冻土工程地质勘察工作分为,准备工作和实际勘察工作两部分:
10.2.3.1 准备工作:应包括资料的搜集和整理,工作地区的初步踏勘,编写勘察工作大纲。
10.2.3.2 实际勘察工作:应包括对规划河段的河谷和相邻地带。以及各梯级工程与库区冻土条件的勘察与评价。
10.2.4 资料搜集应包括下列内容:
10.2.4.1 河谷的地形和地貌。
10.2.4.2 研究区的气象资料。
10.2.4.3 河段规划的初步方案。
10.2.4.4 研究区的冻土研究资料。
10.2.4.5 区域开发程度和自然与人类活动的资料。
10.2.4.6 工程地质和水文地质的基本资料。
10.2.4.7 其他资料,如卫片、航片等。
10.2.5 通过对上述资料的整理分析和踏勘工作,应编写规划河段内的冻土条件的报告或说明书,作为研究流域规划方案、编制冻土工程地质勘察任务和工作大纲的依据。
10.2.6 冻土工程地质勘察大纲应根据河流规划的总体要求和技术任务书,结合冻土勘察要求进行编制。工作大纲应包括河段一般冻土调查和水利枢纽冻土勘察两部分。
10.2.7 河段冻土工程地质调查宜采用控制地段法进行,并应符合下列原则:
10.2.7.1 所选的控制地段在气候、地质结构、地形地貌、河谷形态等方面应是典型的,应能说明规划水利枢纽的冻土条件,并对一定区域的冻土条件具有代表性。
10.2.7.2 控制地段应根据资料整理分析和踏勘后对全河段冻土条件得出的初步分区进行选择。控制地段应与规划水利枢纽相结合。控制地段的数量应根据河段冻土研究的详细程度、河流大小、规划水利枢纽的多少、冻土条件的变化程度和地质地貌条件等确定,一般宜选3- 5 个。
10.2.7.3 控制地段的范围不宜小于5-10km,制图的比例尺不宜小于1:500000。
10.2.7.4 河谷冻土的一般性调查采用踏勘,并选择适宜的勘探方法如浅井和小型钻探等。
10.2.8 水利枢纽的冻土工程地质勘察应查明多年冻土的分布、季节融化深度、冻土的含水率和融化压缩性质以及各种冻土现象。对季节冻土主要查明季节冻结深度、土的冻胀性和地下水变化。
10.2.9 水利枢纽的冻土工程地质勘察方法采用钻探、坑槽探物探和原位测试等方法。钻孔宜布置在坝体轴线上,钻孔数量为1 -2 个。钻孔的深度应超过地温年变化深度以及按工程需要打穿多年冻土层。
10.2.10 引水渠道的冻土工程地质勘察应在每个渠线方案0.5-1.0km 宽度范围内进行。
10.2.11 对规划水利枢纽拟定的建筑材料场地应进行季节冻结与季节融化深度和多年冻土厚度调查。
10.2.12 根据控制地段、水利枢纽区和河谷冻土勘察结果编制出规划河流(段)的冻土分区图和冻土地质勘察报告。冻土分区图比例尺的大小应根据规划要求确定,一般采用1:1000000, 大型河流可采用1:2500000。
10.3 可行性研究和初步设计阶段勘察
10.3.1 本阶段冻土工程地质勘察的主要任务应包括对水利枢纽建筑物布置地段的冻土条件进行调查与测绘,对库区和附属建筑的冻土和冻土现象进行调查研究,并作出水利枢纽区的冻土条件及其变化对周围环境影响的评价。
10.3.2 水利枢纽建筑物的冻土工程地质测绘范围应包括布置建筑物的所有比较地段;测绘比例尺选择应根据拟建工程的重要性、规模和类型、冻土条件的复杂程度确定。冻土条件复杂地区采用1:5000 ,中等复杂地区可采用1:10000, 较单一的地区
可采用1:25000。 当比较地段相距超过2km 以上时,可分段进行冻土工程地质测绘,其中间地段进行较小比例尺的测绘。
10.3.3 水利枢纽建筑物冻土工程地质勘察应包括下列内容:
10.3.3.1 冻土及融土的平面分布规律。
10.3.3.2 冻土层的厚度及其垂直结构。
10.3.3.3 土的季节冻结与季节融化深度。
10.3.3.4 冻土的温度状态和类型。
10.3.3.5 冻土构造特征。
10.3.3.6 冻土现象。
10.3.3.7 季节冻土和季节融化层土的冻胀性级别,冻结前及冻结期间地下水位变化。
10.3.3.8 冻土的物理、力学和热学性质。
10.3.3.9 料场的开采条件。
10.3.4 冻土工程地质勘察必须注意建筑物地基和接头部位,对这些部位冻土的处理和融化后的强度及其渗透件的变化作出评价,对冻土条件复杂地段作专门研究。
10.3.5 水利枢纽建筑物区内除应利用规划阶段的钻孔继续进行地温测量外,尚应根据冻土分布的复杂程度确定是否增加钻孔,或补充一部分浅孔和坑槽探。在冻土条件复杂地区增加的钻孔应有1 2 个穿过多年冻土层下限。
10.3.6 冻土工程地质勘察应查明建筑物上下游岸坡可能出现冻融和其他外力作用而产生滑坡和融陷的地段。
10.3.7 水库区的冻土工程地质勘察主要应查明因冻土融化可能出现大型滑坡和不稳定岸坡的地段。
10.3.8 水库区冻土工程地质测绘的比例尺可与工程地质测绘的比例尺要求一致。
10.3.9 引水渠线冻土工程地质勘察应查明冻土的分布和可能出现滑坡和融陷的地段,并按冻胀和融沉性进行分段。
10.3.10 对于滑坡和渗透破坏性大,冻土工程地质条件复杂和后果严重的地段应作专门研究。
10.3.11 料场的冻土温度,季节融化与冻结深度和总含水率可利用调查或钻孔测试资料确定,并提出料场开采对冻土环境影响的评价。
10.3.12 冻土工程地质勘察报告应包括说明书和附图两部分:
10.3.12.1 说明书应说明工作过程;主体建筑物和附属建筑物、库区冻土的分布、厚度、温度;季节冻结和季节融化深度,冻土的物理力学和热学指标,冻土条件对工程建筑的影响,水库对冻土环境影响的评价以及对设计的建议等。
10.3.12.2 附图主要应包括:<, o:p>
(1)坝及其他建筑物区冻土工程地质图和剖面图。
(2)冻土综合柱状图。
(3)冻土试验及地温观测图表。
(4)对外交通线路的冻土工程地质图和典型断面的冻土剖面图。
(5)冻土现象的分布图。
10.3.12.3 附图的比例尺宜与相应的冻土工程地质图比例尺相同,冻土条件简单的可互相合并。
10.4 技术设计和施工图设计阶段勘察
10.4.1 技术设计和施工图设计阶段的冻土工程地质勘察任务对规划、可行性研究和初步设计阶段勘察所得的资料作进一步查证。根据发现的新情况,为解决某些专门技术问题而进行局部更详细的勘察。
10.4.2 在主体建筑物区内,在需要作进一步查证和专门研究的地段应布置少量钻孔和坑槽探,并取样作专门的补充试验。
10.4.3 冻土工程地质勘探钻孔和坑槽探的数量、间距、深度应根据勘察任务和冻土条件的复杂程度确定。
10.4.4 应着重对地基和接头地段的冻土条件,冻土融化压缩性质和渗透性质作更详细的查证。
10.4.5 对建筑区内和库区可能的滑坡和塌岸地段应继续进行观测和必要的补充勘察,并对设计的防护工程措施作出评价。
10.4.6 对土质坝特别是土心斜墙的填筑过程中因冻涨、冻缩可能产生的裂缝、沉陷及其他现象,应提出保护和处理措施的建议。
10.4.7 在施工结束后应保留全部或部分测温孔并移交给有关管理部门,为冻土地基的长期观测创造条件。
10.4.8 在施工过程中应对主要工程施工地段进行冻土稳定状况的检查。
10.4.9 施工结束后,作为冻土工程地质施工勘察报告的一部分应编写施工中的冻土监测报告。同时还应提出对某些问题所作的专题研究报告。
11 管道冻土工程地质勘察
11.1 一 般 规 定
11.1.1 本章适用于冻土地区输油、水、气管道线路及其穿、跨越工程的冻土工程地质勘察,其他管道工程亦可按本规定执行。
11.1.2 管道工程的冻土工程地质勘察可分为:可行性研究(选线)勘察、初步勘察及详细勘察三个阶段。
在冻土工程地质条件复杂地段,必要时应进行施工勘察,在条件简单或有建筑经验的地区可适当简化勘察阶段。
11.1.3 勘察工作应沿构筑物轴线进行地质调查、勘探和室内外试验等。
11.1.4 泵站等构筑物地基勘察应按第8 章有关规定执行。
11.2 可行性研究(选线)勘察
11.2.1 通过搜集资料、调查与测绘、对线路方案的冻土工程地质条件,以及拟选穿、跨越河段的稳定性和适宜性作出评价。
11.2.2 选线时,应从冻土工程地质条件出发,选择地形、地质条件较好,地基处理容易和安全经济的线路方案。
11.2.3 选线勘察应进行下列工作:
11.2.3.1 调查沿线的地形、地貌、地质构造、地层岩性、冻土类型和特征、水文地质等,并提供线路比选方案的冻土工程地质条件。
11.2.3.2 对越岭地段,应调查其地质构造、岩性、冻土特征、水文地质和冻土现象等情况,并推荐线路越岭方案。
11.2.3.3 勘察工作要求应按第4 章第2 节执行,了解冻土工程地质条件,分析其发展趋势,对管道的危害程度以及管道修建后的变化。
11.2.3.4 对穿、跨越大中河流地段,应了解河流的冻结特征、冰汛以及有关冻土、冰的力学参数和其对构筑物稳定性的影响。
11.2.3.5 线路穿过的湖泊地段,应调查水位波动淹没范围、冻结和湖底融蚀变化,以及地下水埋藏深度等,并对线路影响方案作出评价。
11.2.4 选线阶段勘察报告应说明线路各方案冻土工程地质条件及其对线路的影响,并提出各线路方案的比选及推荐意见。
11.3 初 步 勘 察
11.3.1 初步勘察应对拟选线路两侧各100m 范围内的冻土工程地质条件作出评价,并提出最优线路方案和合理的穿、跨越方式的建议。
11.3.2 初步勘察应在选线勘察资料分析的基础上,补充收集线路通过有影响地段的冻土工程地质及水文地质等资料。
11.3.3 初步勘察应包括下列内容:
11.3.3.1 沿线地貌单元的划分。
11.3.3.2 管道埋设深度内及下卧层的冻土工程地质特征。
11.3.3.3 沿线并、泉的分布及地下水等情况。
11.3.3.4 拟穿、跨越河流岸坡的稳定性,河床及两岸冻土工程地质条件,并确定冻融土的分界线。
11.3.3.5 管道(特别是散热性的管道)修建后,确定管温的影响半径及对冻土地基的影响情况和结果。
11.3.4 线路穿、跨河流及冲沟等应按第11.4.3 条规定进行冻土工程地质勘察。
11.3.5 初步勘察报告应包括下列内容:
(1)评价沿线冻土工程地质条件和跨越主要河沟地段的岸坡稳定,性并选择最优线路路径方案。
(2)提出下一步勘察中应解决的问题。
(3)图件比例尺:
冻土工程地质分区图1:50000-1:200000。
冻土工程地质纵断面图1:50000-1:100000。
11.4 详 细 勘 察
11.4.1 详细勘察应在初步勘察资料的基础上,详细查明沿线的冻土工程地质、水文地质条件、厚层地下冰的分布和冻土现象,以及地下水及河水对金属的腐蚀性,并提出施工图设计所需要的冻土工程设计参数和建议。
11.4.2 详细勘察的勘探点间距、孔深应以控制沿线地层和冻土分布为原则,地形及冻土工程地质条件复杂地段应予加密。穿越工程的勘探点应布置在穿越管道的中线上,移位偏差不超过3m。
11.4.3 勘探点的间距及孔深应按表11.4.3 规定进行。
如遇冻土条件复杂地段,应加密勘探孔间距和加深勘探孔深度。
11.4.4 取样及试验工作应按第6、7 章的规定进行,对于大中型穿、跨越工程,每隔0.5-1.0m 取样1 个或取得1 个原位测试数据,原位测试的数量不应少于勘探点总数的1/2-2/3。
11.4.5 详细勘察报告图件及比例尺为:
(1)综合冻土工程地质图1:1000-1:5000。
(2)冻土地质柱状图1:100-1:200。
(3)冻土工程地质纵剖面图1:1000-1:5000。
(4)其他有关图表。
12 架空线路冻土工程地质勘察
12.1 一 般 规 定
12.1.1 本章适用于冻土地区大型架空线路工程,包括220kV 及其以上的高压架空送电线路,架空索道等的冻土工程地质勘察。
12.1.2 架空线路工程的冻土工程地质勘察可分为初步勘察(初勘选线)与详细勘察(终勘定位)两个阶段。
12.1.3 架空线路工程的基础形式应结合沿线冻土工程地质条件、建筑物的施工情况、上部结构形式及冻土地基的设计原则等因素综合考虑确定。
12.2 初 步 勘 察
12.2.1 初步勘察的主要任务是对线路塔基的冻土工程地质条件作出评价,确定安全可靠、经济合理与技术先进的路径方案。
12.2.2 初步勘察宜搜集和利用卫片和航片资料选线。对特殊设计的大跨越地段,应进行调查与测绘工作,当上述工作不能满足要求时,应做适量的勘察工作。
12.2.3 初步勘察应包括下列内容:
12.2.3.1 调查地形、地貌、年平均地温、多年冻土厚度、工程地质与水文地质况,季节冻结与季节融化深度和冻土现象等,并进行综合评价。
12.2.3.2 对特殊设计的跨越大型沟谷、河流等地段,应查明两岸冻土地基在自然条件下的稳定性,并提出最优跨越方案。
12.2.4 选择架空线路路径及其大跨越地段时,应综合考虑气象、地形、地貌、冻土分布状况、施工与交通条件、河流岸坡地带的地基稳定性等因素。
12.2.5 初步勘察报告应论述各方案冻土工程地质条件的稳定性,给出平面图,并推荐最优线路路径方案。
12.3 详 细 勘 察
12.3.1 详细勘察主要任务是在初步勘察的基础上进行线路定位勘察,对架空线路工程中的转角塔、耐张塔、终端塔及大跨越塔等重要塔基及冻土工程地质条件复杂地段,应逐基勘探(包括原位测试定位观测); 对直线塔和冻土工程地质条件简单的地段可隔基布置一个勘探点。确定合理的地基利用原则,基础型式及工程防冻害的有效措施等。其内容应包括以下几点:
12.3.1.1 一般地区应查明塔基及其附近地下冰埋藏条件、水文地质和地表水情况,并进行冻土的物理力学特性指标试验。
12.3.1.2 对丘陵和山区应查明多年冻土分布、地下冰埋藏条件及冻土现象等。
12.3.1.3 查明多年冻土地基的年平均地温与基础底面的最高土温。
12.3.2 详细勘察的勘探孔深度宜根据杆塔的受力性质和冻土工程地质情况确定,一般为基础埋深下0.5-2.0 倍基础底面宽度,对桩基础应超过桩端2.0m。
12.3.3 架空线路工程的基础型式,应结合沿线冻土工程地质条件、设计原则、施工条件、工程类别与上部结构形式综合考虑确定。
12.3.4 详细勘察报告应按线路方向论述各个塔位的冻土工程地质条件,提出冻土地基的利用原则,测试报告、计算成果、线路平面图、钻孔柱状图、推荐的基础方案和施工时所采取的必要措施等。
附录A 中国冻土类型及分布
A.0.1 根据冻土冻结状态持续时间的长短,我国冻土可分为多年冻土、隔年冻土和季节冻土三种类型(表A.0.1)。
A.0.2 我国多年冻土按形成和存在的自然条件不同,可分为高纬度多年冻土和高海拔多年冻土两种类型。它主要分布在大小兴安岭、青藏高原和东西部高山地区(表A.0.2)。
A.0.3 我国季节冻土主要分布在长江流域以北、东北多年冻土南界以南和高海拔多年冻土下界以下的广大地区,面积约514 万平方公里,在多年冻土地区可根据活动层与下卧土层的类别及其衔接关系,分为季节冻结层和季节融化层两种类型(表A.0.3)。
附录B 冻土的描述和定名
附录C 冻土构造与野外鉴别
附录D 土的季节融化与冻结深度
D.0.1 土的季节融化深度。
标准融深为衔接多年冻土地基的融化层属非融沉性粘性土,地表平坦,裸露的空旷场地中,多年(不少于10 年)实测最大融深的平均值(自融前地面算起)。
标准融深,应以当地实测资料为准,在无实测资料时可按下式计算。
对高海拔多年冻土区(青藏高原)
D.0.2 土的季节冻结深度。
标准冻深Zo为地下水埋深与冻结锋面之间的距离大于2.0m ,非冻胀粘性土地表平坦、裸露、城市之外的空旷场地中,多年(不少于10 年)实测最大冻深的平均值(自冻前地面算起)。
设计冻深Zd 可按下式计算:
附录E 多年冻土上限的确定
E.0.1 根据当地气象台站多年观测资料,编制如图E.0.1 所示融化进程图。
如当地无气象台则可用图E.0.1 估算。
图中I 线的应用条件为地表植被不太发育(包括无植被或植被稀疏)、 浅层土中含有少量草炭。Ⅱ线应用条件为地表沼泽化、植被繁茂,浅层土中草炭含量及厚度大。
E.0.2 野外勘探时,可用触探法(用钢钎插入土中,根据融土硬度小、冻土硬度大的原理判别当时的融化深度)、 描述法(根据融土颜色深、无冰晶和冻土颜色浅、含冰晶等特点判别当时融化深度)或测温法(每隔一定间距用温度计测温后,绘制地温随深度变化曲线,线上通过零温轴的深度即为当时的融化深度)确定当时的融化深度。
E.0.3 根据勘探地点的地表特征和浅层土的岩性,在融化进程图上选线,并根据勘探时所得的融化深度确定当时的融化深度系数。
E.0.4 按下式计算多年冻土上限深度:
附录F 冻土融化压缩试验要点
F.0.1 本试验的目的是测定冻土的融化下沉系数(融沉系数)δo和冻土融化后体积压缩系数mv。
融化下沉--冻土融化过程中在自重作用下产生的沉降为融化下沉,其相对融沉量即为融化下沉系数δo。
融化压缩--冻土融透后,在外荷载作用下所产生的压缩变形为融化压缩,其单位荷重下的相对变形量即为融化后体积压缩系数mv。
F.0.2 本试验的室内试验适用于各种冻结粘性土和粒径小于2mm 的冻结砂类土,原位测定适用于各种类型的冻土。
F.0.3 室内试验用融化压缩仪,类似于土壤的固结试验,原位试验类似于地基的静荷载试验试,验过程中要保证冻土试样或地基土持力层的均匀缓慢融化。
F.0.4 传压板上安放加热的循环装置及消散孔隙水的透水装置。
F.0.5 室内试验:在试样上施加1kPa 压力,接通循环热水,冻土融沉开始,启动秒表计时,分别记录1、2、5、10、30、60min 的变形量,以后每隔2h 记录一次,直至达到要求深度,当变形量在2h 内小于0.05mm 时(细颗粒土)或0.2mm(粗粒土)时为止。
融沉稳定后,停止热水循环,开始进行压缩试验,方法同一般的固结试验。
F.0.6 原位试验:仅在设备自重下,地基融化开始前读取初数,试样融沉开始时可按5 、15 、30min 以后每30min 进行观测和记录一次,直至变形在2h 内小于0.05mm时为止。
融沉稳定后,停止加热循环,开始进行加压试验,方法同一般的静荷载试验。
F.0.8 同一土层参加统计的试验点不应少于三点,各系数试验值之极差不得超过平均值的30% ,取平均值为该系数δo或mv 之值。
附录G 冻土力学指标原位试验要点
G.0.1 冻胀量试验。
G.0.1.1 土体在冻结过程中的冻胀变形量,即为冻胀量。
G.0.1.2 用精密水准仪测量其分层冻胀量,当要求的精度不太高时也可用分层冻胀仪。
G.0.1.3 分层冻胀仪法(叠合式与单独式):
中间用一深埋的,锚固于土中的直杆作为基准杆(土层冻胀时保持不动), 在其周围埋设规定深度上的冻胀量测杆,杆身外露于地面上,测杆的上抬量与中间基准杆对比,即可很方便地求出不同深度上的冻胀量大小,这种分层冻胀仪可用木质,亦可用金属制作。
埋设时要保证基准杆不动,各测杆可自由独立的向上移动其,优点为埋设简单、观测方便。其缺点是精度较低,而且夏季各测杆在自重作用下不能还原,需要每年重新埋设。
G.0.1.4 精密水准仪测量法:
将倒T型测杆分别埋设于不同深度的各点上,用精密水准仪测量各点高度的变化,即可求得任何时刻,任何深度上的冻胀量。
G.0.1.5 冻结深度观测:将冻深器埋入地下,采取措施保证冻深器外套管在地基土冻胀时稳定不动,胶管中注入当地地下水,所测冻深即为冻结深度,冻结深度加上冻胀量即为该地的冻层厚度。
G.0.1.6 冻胀量与冻结深度同时观测,算出某冻深范围内的冻胀量及分层冻胀量和冻胀率。
G.0.2 冻结强度试验
G.0.2.1 原位现场冻结强度试验,即是在多年冻土地基中做"摩擦桩"的承载力试验(压入法如同受压承载力,拔出法如同抗拔承载力)。
G.0.2.2 试验中应注意下述几点:
(1)试验时必须选在平均(沿垂直方向)地温最高季节,否则应进行温度修正。
(2)试验过程中必须采取措施,保持地温的稳定。
(3)试验开始之前,桩周地基土中的温度场应达到基本回冻的状态。
(4)如试验长期冻结强度,应考虑冻土的流变特性,并按冻土的稳定标准进行。
其稳定标准和试验注意事项,与冻土地基中单桩竖向静载荷试验要点相同,即当连续24h 的变形量不超过0.5mm 时,为已稳定,可施加下一级荷载,如果连续240h达不到稳定标准即为破坏。
G.0.3 切向冻胀力试验
G.0.3.1 切向冻胀力试验,一般锚桩、横梁法比较简单而多用,两根或四根锚桩的抗拔力与上抬变形和横梁的强度与刚度,必须用预估最大切向冻胀力来设计。
G.0.3.2 标准测力计应经过率定,并考虑温度变化较大时的影响。
G.0.3.3 锚桩之间,锚桩与试验基础之间的距离,以不影响周边冻土在冻胀时对试验基础的作用为原则,即不小于切向冻胀力的最小影响范围。
G.0.3.4 在安设装置与测力计、垫块等时,必须紧密接触,避免空隙,以防受力后有空行程,使切向冻胀力产生松弛。
G.0.3.5 整个冬季,试验基础范围应及时消除积雪和其他覆盖物。
G.0.3.6 在试验场范围内埋设冻深器,应随时了解冻深发展情况,试验基础定期进行水准测量,以监视锚固设备刚度不够使基础上抬。
G.0.3.7 一般当冻深达到最大值时方可终止试验观测。
G.0.3.8 当进行切向冻胀力的科研工作时,应根据试验目的进行试验设计。
附录H 冻土地基静载荷试验要点
H.0.1 试验前冻土层应保持原状结构和天然湿度。在承压板底部应铺以厚度为20mm 的粗、中砂找平层。整个试验期间应保持冻土层的天然温度状态。
H.0.2 承压面积应不小于0.25m2。
H.0.3 加荷等级应少于8级,初级为预估极限荷载的15%-30%, 以后每级递增10%。
H.0.4 每级加载后,最初4h每小时测读承压板沉降量一次,以后每4h测读一次,当4h沉降速率小于前4h沉降速率时或累计24h沉降量小于0.5mm(砂土)、1.0mm(粘性土)时,认为地基处于第一蠕变阶段(蠕变速率减少阶段), 即可加下一级荷载。
H.0.5 测读沉降同时,应测定承压板1-1.5b(b--承压板宽度)范围内冻土温度。
H.0.6 加荷后沉降连续10d大于或等于0.5mm(砂土)、1.0mm(粘性土),或连续二次每昼夜沉降速率大于前一昼夜沉降速率,或总沉降量s>0.06b,认为地基达到冻土的稳定流与渐进流(蠕变速率增加阶段)的界线,其前级荷载为极限荷载。
H.0.7 冻土地基承载力基本值的确定。
H.0.7.1 当Q-S 曲线上有明确的比例极限时,取该比例极限所对应的荷载。
H.0.7.2 当极限荷载能确定,取极限荷载的一半;如同时取得比例极限和1/2 极限荷载数值时,取低值。
H.0.7.3 不能按上述两点确定时,如承载板面积为0.25m2,对砂土可取S/b=0.015所对应的荷载;对粘性土可取S/b=0.02 所对应的荷载。
H.0.8 同一土层参加统计的试验点不应少于三点,基本值极差不得超过平均值的30% ,取此平均值作为地基承载力标准值。
附录J 冻土钻探方法要点
J.0.1 钻探前应确认和核对钻孔位置、深度,,按钻探目的、要求,搜集有关冻土工程地质资料,并进行钻探机具设备等准备工作。
J.0.2 钻探设备的选择,在满足工程技术要求的情况下,根据施钻地区不同的交通条件确定运输工具,对交通困难地区,应尽量轻装。
J.0.3 冻土钻探的岩心管接头应带弹子(或适宜的代用品)。 在钻进过程中提钻前需瞬时加压,当提钻发现岩心脱落时,可改用直径小一级的岩心管钻进取心。但此法只能在岩心直径仍可满足试验要求时采用。
J.0.4 岩心管中取心,通常使用锤击钻头、热水加温岩心管、空蹲岩心管及缓慢泵压退心等方法。对取出的岩心要注意摆放顺序、深度位置及尺寸。
J.0.5 护孔管或套管应固定在地表以稳定地面标高和防止套管脱落于孔内。起拔冻土孔内的套管,一般采用振动拔管和用热水加温套管以及在四周钻小口径钻孔辅以振动拔管。
J.0.6 季节冻土地区的工业民用建筑的钻探,应按第6 章冻土工程地质钻探与取样的有关条文规定进行。
J.0.7 在冻土地区钻探,因故不能连续工作时(如风、雨、雪天、休息日等)应将钻具及时提出,以防止钻具冻在孔内。
J.0.8 必须按规定和技术要求分层取样送验。
附录K 冻土物理力学参数
K.0.1 冻土、未冻土热物理指标的计算值。
K.0.1.1 根据土类、天然含水率及干密度测定数值,冻土和未冻土的容积热容量、导热系数和导温系数可分别按表K.0.1-1 -表K.0.1-4 取值。大含水(冰)量土的导热系数在无实测资料时可按表K.0.1-5 取值。表列数值允许直线内插。
K.0.2 冻土强度指标的设计值。
K.0.2.1 冻土地基承载力设计值fd 的确定。
冻土地基承载能力,可根据本规范规定的建筑物安全等级要求进行试验确定。不能进行原位试验确定时,可按冻结地基土的土质、物理力学指标查表K.0.2-7 确定。
K.0.2.2 在无试验资料的情况下,桩端冻土承载力的设计值按表K.0.2-8 确定;对于盐渍化冻土按表K.0.2-9 确定,对于冻结泥炭化土按表K.0.2-10 确定。
K.0.2.3 冻土和基础间的冻结强度设计值。
冻土和基础间的冻结强度应在现场进行原位测定,或在专门试验设备条件下进行试验测定。若无试验资料时,可依据冻结地基土的土质,力学指标按表K.0.2-11确定。地基土的分类按本规范"多年冻土的融沉性分级表3.2.2 "确定。对于盐渍化冻土与基础间的冻结强度按表K.0.2-12 确定;冻结泥炭化土按表K.0.2-13 确定。表K.0.2-11、K.0.2-12、 K.0.2-13 适用于混凝土或钢筋混凝土基础。不同材料的基础与冻土间的冻结强度,可按表值进行修正其修正系数列于表K.0.2-14。
K.0.2.4 冻胀力作用下基础稳定性验算的冻胀力设计值应由试验确定,在无条件时可按表K.0.2-15-1 及表K.0.2-15-2 选用。
K.0.3 冻土融化和压缩指标的设计值。
K.0.3.1 冻土地基融化时沉降计算中的融化下沉系数和压缩系数指标,应以试验确定。对均质的冻结细粒土可以在试验室条件下,用专门的试验装置确定。
K.0.3.2 如没有试验资料,冻土融化下沉系数δo可依据冻结地基土的土质、物理力学性质,按以下公式计算。
(1)按含水率(ω )确定:
对于按本规范"多年冻土的融沉性分类"表3.2.2 δ中地基土含水率判别的I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类土:
K.0.3.3 要求现场测定冻土含水率(ω )及干密度ρdc分别计算融化下沉系数δo值取大值作为设计值。
K.0.3.4 冻土融化后的体积压缩系数mv 可按表K.0.3-20 确定。
附录L 冻土地温特征值计算
L.0.1 冻土地温特征值是指年平均地温、地温年变化深度、活动层底面以下的年平均地温、年最高地温和年最低地温等。
L.0.2 根据现场钻孔一次测温资料,按下式计算活动层下不同深度处的年平均、年最高和年最低地温:
L.0.3 计算说明。
L.0.3.1 (L.0.2-1)式中,最大季节融化(冻结)深度hu(f)根据实际勘探资料确定。为保证计算精度,现场钻孔测温间距在5m 深度内以0.5m 为好,5m 深度以下为1m。
L.0.3.2 (L.0.2-2)式中需用地温年变化深度以下任意两点的测温资料投入运算,初算时采用15m 和20m 两点的地温投入运算,若以后求得的地温年变化深度大于15m ,则须重新复算。
L.0.3.3 α值根据勘探时所得的土层定名、含水率和干密度资料,查附录K 表K.0.1-1 至表K.0.1-6 ,并进行加权平均求得。
本规范用词说明
1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
(1).表示很严格,非这样做不可的用词:
正面词采用"必须";
反面词采用"严禁"。
(2).表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:
正面词采用"应";
反面词采用"不应"或"不得"。
(3).表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:
正面词采用"宜"或"可";
反面词采用"不宜"。
2 条文中指定应按其他有关标准、规范执行时,写法为"应符合......的规定"或"应按......执行"。