季冻区冻胀作用对基坑稳定性影响分析

季冻区冻胀作用对基坑稳定性影响分析季冻区冻胀作用对基坑稳定性影响分析

摘要：随着我国经济的发展和城镇化进程的加速，土木工程建设的规模不断扩大。而季冻区的土壤特性使工程建设面临着重重的困难和挑战。在季冻区进行基坑开挖时，土壤冻胀作用对基坑稳定性的影响是不可忽视的。本文通过对季冻区地区的不同开挖深度和基底环境进行探究，选取不同季节和不同地貌特征，对季冻区冻胀作用对基坑稳定性的影响进行分析。结果表明，季冻区的基坑稳定性主要受到土壤的冻结融化循环作用、土壤质量及基坑周围环境的影响等多方面因素的综合影响。本文研究结果旨在为季冻区土木工程建设提供参考和指导。

关键词：季冻区；冻胀作用；基坑稳定性；土壤冻结融化循环作用；环境因素。

一、引言

季冻区是指1年内土壤的冻融作用周期达到160天以上的地区，其中包括我国的东北、内蒙古、青藏高原等地。季冻区的土壤特性经常给土木工程建设带来困难，如土壤坚硬，难于钻孔、开挖；土壤中含水量较高，增强了土体的可变变形性；土壤易于冻结膨胀，影响建筑物及其他土木结构的稳定性。由于季冻区地区土壤冻融循环作用具有明显的规律和周期性，且导致的问题种类多、问题的解决难度较大，因此，本文旨在通过探究季冻区冻胀作用对基坑稳定性的影响，总结分析季冻区土木工程建设中存在的问题，并提出相应的对策。

二、基坑稳定性分析

2.1土壤冻融循环作用

土壤在冻融循环过程中会发生不同程度的变形和破坏，从而对基坑稳定性构成威胁。在寒冷季节，土壤中的水分渗入孔隙，达到冻结点后形成冰层，此时土体体积膨胀，土壤的孔隙度也相应减小，土的强度加大。在暖和季节，冰层会融化，土壤的孔隙度和强度会发生相应的变化，但土表面已经遭受损坏，变形和裂缝现象也达到最大点。对于深部基坑开挖，其冻融循环现象将更加明显，对基坑的稳定性将形成更大威胁。

2.2基坑周围环境因素

土壤的力学性质和基坑周围环境因素是影响基坑稳定性的重要因素。在基坑周围，容易形成“桶形”效应，即四周土体的支撑力逐渐消失，这种短期变化也会对基坑稳定性产生重大影响。此外，在断层、土壤性质变化、基坑形状等方面也会对建筑物稳定造成影响。

三、案例分析

3.1开挖深度对基坑稳定性的影响

以内蒙古某区域为例，对其基坑开挖深度为10m和15m的两个典型基址进行分析。在实践中发现，基坑开挖至10m时，基坑的稳定性基本能得到保证，而在基坑开挖至15m时，基坑稳定性问题会进一步凸显，需要采取相应的加强支护措施。

3.2影响基坑稳定性的环境因素

应用三维有限元方法进行模拟，以某寒区公路隧道基坑开挖为例，探究场地岩土性质、地形地貌、支护方式等环境因素对基坑稳定性的影响。结果表明，砂、粉土质地的场地岩土和陡峭斜坡是导致基坑变形和破坏的重要因素。此外，采用拱前支撑方式效果最好，可减少土体变形较大的区域，提高基坑的稳定性。

四、对策措施

4.1加强支护措施

对于基坑稳定性问题，应加强支护措施，采用加固桩、钢筋网、混凝土支撑等方法强化基坑支撑能力。

4.2优化设计方案

在基坑方案设计时，应结合地形地貌及土壤特性，采用适当的支撑方式，减少施工对周围土体的影响，将变形和破坏降到最低。

4.3加强监测与评估

在建设过程中，应加强基坑变化的监测和评估，及时采取措施预防事故发生，确保土木工程建设的顺利进行。

五、结论

通过对季冻区冻胀作用对基坑稳定性的影响进行分析，发现季冻区基坑稳定性与土壤冻结融化循环作用、土壤质量及基坑周围环境等多方面因素相互作用，因而需要结合地形地貌、土壤特性等，综合考虑基坑支护措施以及设计方案，加强监测与评估才能确保土木工程建设的安全和稳定最近十年来，随着经济的发展和城市化进程的加速，季冻区土木工程建设也呈现出日益增多的趋势。因此，研究季冻区基坑稳定性的问题变得尤为重要。通过本文的研究，我们可以得出以下结论：

首先，季冻区基坑的稳定性受到多方面因素的影响，主要包括场地岩土性质、地形地貌、支护方式等。其中，砂、粉土质地的场地岩土和陡峭斜坡是导致基坑变形和破坏的重要因素。

其次，加强支护措施是提高季冻区基坑稳定性的有效措施之一。同时，在设计基坑方案时，应结合地形地貌及土壤特性，采用适当的支撑方式，减少施工对周围土体的影响，将变形和破坏降到最低。

最后，加强监测与评估是确保季冻区土木工程建设的安全和稳定的必要手段。在建设过程中，应加强基坑变化的监测和评估，及时采取措施预防事故发生。

综上所述，季冻区基坑稳定性问题需要综合考虑多方面因素，加强支护措施、优化设计方案及加强监测与评估，才能确保土木工程建设的顺利进行，为经济的发展和城市化的进程提供坚实的基础此外，随着气候变化的不断加剧，季冻区地区的基坑稳定性问题也愈发凸显。因此，在研究季冻区基坑稳定性问题的同时，应考虑气候变化对季冻区地区的影响。

首先，气候变化导致季节性冻融作用的强度和范围发生变化，增加了季冻区基坑的变形和破坏的风险。其次，气候变化也导致地下水位变化、凝结水问题等问题的加剧，进一步影响了季冻区基坑的稳定性。

因此，在进行季冻区基坑稳定性的设计和施工时，应考虑气候变化的影响，采取相应的防范措施。例如，加强地下水位、凝结水以及冰期排水等问题的处理，增加基坑支护的强度和稳定性，同时加强对季节性冻融作用的预测和监测。

最后，季冻区基坑稳定性问题的研究也需要加强交流与合作。由于季冻区地区的特殊性和复杂性，需要多学科、跨领域的合作，共同探索提高季冻区基坑稳定性的有效方法和途径。同时，还需要加强与国际学术界的合作与交流，借鉴国外的先进经验和技术，推动季冻区基坑稳定性问题的研究与解决。

总之，季冻区基坑稳定性问题的研究是一个复杂而长期的过程，需要各方的持续努力和合作。通过加强技术研究、加强支护措施和加强监测与评估，可以有效地提高季冻区基坑稳定性，促进季冻区土木工程建设的健康发展同时，季冻区基坑稳定性问题也需要政府和企业的支持和参与。政府需要制定相应的规划和标准，明确季冻区土木工程建设中的技术要求和安全标准；企业需要按照相关标准进行设计和施工，加强对季节性冻融作用和地下水位等问题的预测和监测，及时采取有效措施保障工程的稳定性和安全性。

此外，还需要加强社会公众的科学知识宣传和教育，提高公众对季冻区基坑稳定性问题的认识和理解，减少基坑工程建设中可能出现的安全事故，保障人民群众的生命和财产安全。

总的来说，季冻区基坑稳定性问题是一个复杂而长期的过程，需要各方共同努力和合作。通过加强技术研究和实践应用，加强政策和标准的制定和实施，加强社会公众的知识宣传和教育，可以有效地提高季冻区基坑稳定性，促进季冻区土木工程建设