软土隧道开挖冻结法施工原理

冻结法原理

二○一二年十月主要内容1冻结法概述2冻结系统种类3冻土低温特性4冻土力学性质5土体冻结基本理论冻胀融沉及其控制1.1人工地层冻结法

冻结法定义：

用人工制冷的方法，将待开挖地下空间周围的岩土中的水冻结为冰并与岩土胶结在一起，形成一个预定设计轮廓的冻结壁或密闭的冻土体，用以抵抗水土压力、隔绝地下水，并在冻结壁的保护下，进行地下工程的施工。1概述——冻结岩土性质的改变将含水地层（松散土层和裂隙岩层）在结冰温度下冷却，岩石裂隙或土孔隙中的水变成冰，岩土的性质发生决定性的变化。这一变化具有双重意义：

材料：（1）土体中水分冻结，提高一定范围内岩土的强度（2）减低一定范围岩土体渗透性——创造新工程材料

结构：在普通结构内部构建了新的工程结构。——冻结法

将这一性质改良后的冻结岩土(冻土)用于地下工程施工期内的承载（结构功能）和密封（材料功能）1概述——冻土的形成为构造高承载力和密封防水的冻结壁，在土中相应位置布置和施工冻结孔——安设冻结管，通过冻结管中循环的低温冷媒剂将土体中的热量带出，使地层降温并使土中水结为冰。在冻结初期，冻土仅在紧靠冻结管周围形成冻土柱；随冻结过程的继续，冻土柱渐渐扩大并相互连接，在预计的冻结时间后，冻土体达到设计厚度——形成冻结壁.1概述1概述1概述1概述1概述1概述1概述——环境友好的施工方法

冻结只是临时改变岩土的承载、密封性能，为构筑新的地下空间服务，施工完成后，根据需要可拔除冻结管，冻土将解冻融化，土将逐渐恢复到未冻结状态。

冻结法不污染环境，是“绿色”施工方法1概述——冻结法具备的优点

(1)安全性好，可有效的隔绝地下水；(2)适应面广，适用于任何含一定水量的松散岩土层，在复杂水文地质(如软土、含水不稳定土层、流砂、高水压及高地压地层)条件下冻结技术有效、可行；(3)灵活性好，可以人为地控制冻结体的形状和扩展范围，必要时可以绕过地下障碍物进行冻结；(4)可控性较好，冻结加固土体均匀、完整；(5)经济上较合理。1概述1.2冻结法简史国外l862年：英国，率先用冻结法成功进行深基坑开挖围护l872年：德国，首先应用于矿井建设。鲁尔区冻结井深超过600m1888年：美国，用于煤矿矿井开挖l965年：加拿大，开挖l089米矿井，冻结深度684米1952至l98l年间：北美，用冻结法凿井达29个迄今为止，各国冻结井最大冻结深度：英国930m，美国915m，波兰860m，加拿大634m，比利时638m，前苏联620m，德国531m，法国550m，中国702m（表土583.1m）、737m（表土568.5m）1979年：美国，地下核电站基坑、直径40m、深6m基础80年代：苏联，城市地铁大厅35座、隧道35项，高l38.5m、重27000吨大楼基坑开挖支护1962以来：日本，超过300个大型冻结工程，其中有通过河流、铁路、公路和其它构筑物下的隧道工程、挡土墙工程、与盾构施工有关的工程等20世纪中叶起：波兰、德国、法国、瑞士、比利时、意大利、奥地利、挪威、西班牙、芬兰、澳大利亚、法国、荷兰、加拿大等我国情况1955年，我国首次在开滦林西风井使用盐水冻结法凿井并获得成功；至今已经冻结近1000个井筒.70年代初，北京地铁冻结长90m，垂深28m 上世纪80年代，海拉尔水泥厂的上料仓基坑；1988年，凤台淮河大桥主桥墩基础工程1993年，上海地铁一号线1个泵站和3个隧道贯通道结合部1998年，北京地铁大北窑车站南隧道水平冻结施工，长45m2000年以后,上海大量越江隧道和地铁工程使用冻结法.1概述1.3工程应用简介目前，冻结法在地下工程中广泛应用于以下领域：

——立井工程

——斜井工程

——地基基础

——基坑稳定

——隧道工程

——其他岩土工程1概述

可用来获得低温的方法很多，一般有以下几种相变制冷蒸气压缩制冷吸收制冷热电制冷2冻结系统种类2.1相变制冷

相变是指物质固态、液态、气态三者之间变化过程。在相变过程中要吸收或放出热量。相变制冷就是利用物质相变时的吸热效应，如固体物质在一定温度下的融化或升华，液体汽化。干冰是固态的二氧化碳（CO2），它是一种良好的制冷剂，广泛应用于实验研究、食品工业、医疗、机械加工和焊接等方面。干冰的平均相对密度为1.56，干冰在化学上稳定，对人无害。在大气压力下升华温度为－78.5℃，升华潜热为573.6kJ/(kg·K)。2冻结系统种类2.沃2热电擦制冷热电馅制冷缺又称成温差睛电效营应、索电子夕制冷惨等，次它是愈建立从在珀探尔帖技效应雾原理驳上的悦。18办34年珀贫尔贴脉发现尼当一胜块N型半痕导体桐（电冰子型萍）和没一块P型半悠导体机（空轻穴型按）联恩成电谣偶时残，在腥这个心电路持中接急上一雪个直绕流电冻源，肥电偶清上有旱电流萝通过抖时，补就发轻生了困能量柜转移坝，在及一个填接头轰上吸宗收热猪量，予而在均另一境个接逝头上铺放出写热量贿。在热慨电制异冷装撇置的用应用据中，追热电礼装置科常称恋为热等电块赖，一良个热刺电块嫩由多尾个冷穗接头轻、热赌接头忙串接颤而成燃。热析电块挎中的设电流柄方向魄决定留接头养是吸瓣热还接是放响热的释。电祝流如胶果由N型半织导体还进入P型半佛导体援，则芬连接N型、P型半恭导体明的接栏头是印吸热抓的，厌称为妻冷接戒头；局电流俘方向想相反恼时则墨连接N型、P型半柏导体段的接挥头放哲热（浆称为颠热接腔头）专。2冻结任系统巾种类2.介3蒸气话压缩卫制冷蒸气刊压缩铸制冷铅和气罩体压凡缩制疤冷同猪属于仿压缩诊式制扶冷循礼环，所它是乐以消填耗一乒定量廉的机坊械能佩为代配价的他制冷盾方法饮。压早缩制们冷是栽最常联用的论制冷悄方式蚂。由诱于气懒体压帝缩制范冷过饶程中加制冷连剂不忆发生肾相态丈变化陪，无口潜热份利用老，其锁单位智制冷阴量小品，要哲提供邪一定蹲制冷滤量，输则需晓相对福大的营设备逼。蒸窄气压疯缩式纽奉制冷杨采用其在常厉温下掉及普惜通低芬温下校即可月液化真的物粒质为榴制冷慨剂（碗如氨佳、氟摔利昂另等）卖。制丢冷剂松在循这环过佳程中译周期借性地姿以蒸罚气和料液体奴形式弊存在降。蒸发桥器中狠产生忧的低科压制菠冷剂役蒸气物在压话缩机咽中被泽压缩崖到冷扛凝压腐力，膨经冷游却水堵、空加气等的介质尾冷却啦后变西成液波体，辜再经僵节流页阀膨狭胀到慌蒸发勒压力雅成为窝汽、是液两成相混关合物滚，温慎度降雨到饱弃和温黄度，区在蒸龟发器绘中蒸湿发，服吸收占热量雅而制纱冷，史汽化坦后的像蒸气注被压新缩机昌吸回面，完苍成一脊个循名环。2冻结仔系统须种类2.显4吸收蜓式制最冷吸收牌式制告冷是跟利用药溶液如对其由低沸命点组胸分的省蒸气输具有抛强烈符的吸请收作宁用而窗在加绵热状词态下部，低识沸点视组分困挥发兵出来扫的特坝点达伯到制疲冷目办的。吸收捆式制示冷采权用的奶工质娘是由公低沸旨点物书质和向高沸仆点物真质组崇成的漂工质您对，牙其中佩低沸袍点物螺质为揭制冷烟剂，还高沸推点物稠质为下吸收亲剂。吸收著式制陡冷不狼同于云压缩芬式制籍冷，遥它是初用热稠能替敢代机露械能请来完汗成冷丸冻循炼环的舍。吸仰收式高制冷下系统侮还可吗以使裳用天润然气政、液惜化石泳油气削、蒸垮气或散电加牛热器东作为肆能源根。2冻结挪系统疯种类目前渠广泛挎使用忆的是粒溴化侦锂水扎溶液抱吸收骗式制帆冷机惭。水倚为制章冷剂霸，溴袖化锂幕为吸竖收剂纠，用强来制弄作0℃以上宫的冷咳源发细生器羽。1个大障气压躁下，苏溴化蚁锂的属沸点12惭65脆℃，水惨的沸茎点为10异0℃。因艰此，榨在溴饭化锂亭水溶患液上占方的彻蒸气偷几乎摔全部墓为水美蒸气怠，而孤溴化境锂对外水的颗吸引走力很巡寿强，欲使溶饶液面梳上方给水蒸猾气饱吧和压起力比阅相同牙温度普下水朝的饱肤和蒸规气压珠低得邻很多积。在胁这样首低的唯压力坐下，武水就通可以世在比骂常温诊低的五温度晴下蒸哲发，皱吸收牺热量处，达轿到制齿冷的劳目的杰。2冻结馅系统吐种类吸收候式制患冷系安统按柜使用巡寿热源幅的种脑类分惜为：燃油燃气蒸气电加简热太阳轧能岩土油工程抹冻结玩制冷耐技术慎常用警的有刻：盐水笼循环目氨制陷冷冻饭结液氮宝冻结干冰碎冻结混合抓冻结2冻结仪系统尝种类2冻结尺系统夺种类2.摘5氨（笼氟利碌昂）践－盐座水冻爸结系倍统（Br活in壁e联Sy斩st权em讽）盐水怪循环遥--仅--走--扇盐水刊吸收乎地层糟热量娱，在译盐水俘箱内纹将热摘量传铜递给族蒸发撞器中帝的液速氨；氨循利环-听--嗓--堡-液坐氨变尾为饱恐和蒸狱气氨降，再尾被氨阀压缩委机压露缩成禾过热轿蒸气芳进入衫冷凝是器冷妻却，财高压岛液氨利从冷据凝器烈经贮拳氨器坝，经肥节流耳阀流诱入蒸对发器杆液氨卡在蒸做发器族中气督化吸艇收周瞒围盐塘水的岗热量匹；冷却龄水循住环-课--掏--如--母-冷子却水惕在冷者却水摇泵，回冷凝丙器和哑管路善中的匆循环脂叫冷集却水飞循环丢。将替地热哑和压依缩机践产生宋的热员量传捆递给盐大气尽。2.驱5氨（嚼氟利醉昂）躁－盐袖水冻右结系解统制冷店技术（制余冷系付统、不冷媒逝剂循鞭环、蹄冷却邀水循侮环）制冷喇循环食一般恩包括尾四个丹过程究：压哀缩—趁冷凝誉—降再压—虾蒸发冷媒牲剂循鱼环：在冻辟结管蜓内循匹环，嘉将地桂层热胡量带苦出冷却间水循季环：将制拍冷系虹统的迹热量难释放近于大峡气中冻结面法中克，制搏冷剂响一般淘用氨突或氟顿里昂智，冷群媒剂辅通常羽用氯喂化钙茎溶液狮（盐垂水）2冻结隙系统令种类一个编大气巴压下以气化汁潜热19车7.字6KＪ/K携g。氮筐的显成热为1.端05柔KＪ/（Kg蚂.K）2.男6液化注气体惩系统敢（液啦氮）利用冲液氮辱的潜肝热实仆现地林层冻揪结2冻结中系统培种类液氮风冻结管原理泼图2冻结搅系统竟种类干冰栽是固变态的任二氧卖化碳沸（CO２），它是混一种帆良好的制润冷剂之，广覆泛应性用于涛实验狱研究首、食自品工撑业、校医疗、兵机械则加工溪和焊己接等闻方面浪。干插冰的画平均乳相对丸密度为昏1.饱56所ｇ／脱ｃｍ３，干恰冰在衬化学谣上稳脉定，服对人无害株。在刻大气礼压力权下升检华温锻度为场－7巩8.衡5℃覆，升乓华潜热否为5鹅73纠.6kJ坚/(偶kg·K)顶。2.呈7二氧司化碳放（干黄冰，CO荐2）制冷2冻结妄系统毅种类2.楚8混合删系统,盐水劈燕液氮厘混合册冻结男较多侧采用,前期用钥液氮是快速甩冻结,后期晨用盐态水维招持。2.蓬9四种数系统屠的适酷用范间围，搏设备宫容量亏和主走要技术锹指标2.嫁9四种箭系统烤的适状用范他围，滴设备黄容量械和主佛要技术坚指标（1涌）盐挠水系农统制冷奸温度红：爬-1己0职℃阀～-蜘35酒℃土爷层缎：惕任何授含水慎地层地下励水流精速：υ≤5．7﹡1单0-5m/贡s冷量韵估算糊：Q=顽1.经3.推π.轧d.崖H.谜K制冷呢效率返：3宝0%~5踢0%冻土碎速度厘：2cm派/d2.豆9四种已系统咏的适轰用范呈围，怎设备娘容量隔和主糕要技术斥指标（2哭）液芳氮系兴统制冷注温度值：厦-6邻0障℃巷～-赞15快0盲℃土饼层稻：贷任何修含水颂地层地下冠水流宋速：滴不限冷量殊估算爆：筐46毛0kg哲/m3制冷睛效率哥：5泉0%冻土状速度缎：2供0cm复/d配备降储气江罐：畏大于腔50寇00亲升2.券9四种黎系统岩的适修用范禾围，鲁设备齿容量孟和主汗要技术听指标（3饭）干伙冰系奖统制冷医温度标：串-2泪0构℃信～-忆70前℃土炎层帮：轮任何扭含水妻地层速表面地下吓水流逢速：尸不能浅有动筋水冷量姿估算渐：挖60梁0kg葵/m3制冷早效率区：7邮0%冻土氧速度侮：1肿0cm勒/d2.网9四种己系统惰的适趣用范挥围，礼设备茂容量众和主国要技术尾指标（4碎）混县合系怪统制冷置温度新：昂-4攀0忽℃冬～-眼70间℃土爆层幻玉：她任何坦含水悦地层地下熄水流窗速：跨少量车动水冷量栗估算贴：Q=照1.巾3.扛π.瓦d.筹H.颂K制冷悉效率纪：6痰0%冻土机速度浑：3cm划/d盐水屈加入耳乙二脑醇3冻土狐低温检特性3.召1冻土先及冻粥土分度类冻土挨：在负介温条幼件下蔬，岩柴土中栽的孔嘉隙水熄相变声结冰淡并胶客结土交颗粒蛾成为腔一整乏体形炸成--稀-冻土历。冻土轰分：天然灿冻土永冻碎土：透高温挂冻土拘、低绕温冻偏土、陵富冰袄冻土水、贫灿冰冻纷土季节酸冻土人工涝冻土差异漠表现谨：冻结好对象校、温辽度分兔布、塔温度篮变化劲、温野度作积用时另间和装历史棋、冻重土体洞发展膊、冰闪晶构律造等天然杆冻土勺（永伯冻土泄）与侦人工昆冻土争比较项目天然冻土(永冻土)人工冻土地层 l

寒区的任何土、岩石 l通常为含水、不稳定软弱地层温度

l

一般不低于-15℃ l

由自然气候控制 l

在时空上变化小 l

一般温度-20℃~-35℃或更低 l

人为设计、控制 l

按需要，时空变化大冻结锋面

l

向上或向下扩展的平面 l

按冻结管布置形式，一般为人为设计的曲面承受荷载

l

一般为长时的恒定荷载 l

一般为短期的变化荷载功用 l

永久结构或材料 l

临时结构或材料3冻土脚低温配特性3.拾2冻土做的构督成人工凝冻土宴是由蕉固体误颗粒甚、未解冻水驱、冰博和气桐体构趴成的立混合翼物。固相败(土创颗粒棒)：有矿控物颗圾粒、莫有机龄质或黑者两幅者；粘-谊塑相嫩(酬冰)融：冰的尝嵌入兵和胶含结——有粘煌滞性奋；液相技(未柿冻水绑)：水分担子部术分/刻全部皱充满棋孔隙破空间耗；气相恳(空狸气)降：空气梅充填生未被酷水分呼子占光领的泊孔隙役空间3冻土讨低温筑特性3.尾3土中躺水未冻杠土：带由矿谷物颗逐粒、烫孔隙区气和赚孔隙赞水构猜成饱和架土：党忽略邻孔隙认气，植则土默由固及体颗范粒和域水构怖成土中除水：高强结想合水率、弱洽结合季水、征毛细研水和刃自由赞水3冻土默低温军特性固体将颗粒铸表面屡—负尖电荷抹——迫分子泄力（膏对水怜的引展力达粮1万须大气寒压）督——姥极性努水分估子自花动排奸列强结免合水夸（吸挣着水主、固裁态水）：受静搭电吸赤力最顷大密度柔1.保2~各1.关4g/企m3冰点馆-1沸86线℃，以10污5喜℃可恼排除厚度川十几启个水践分子占总暂量0废.2姿~2银%厚度鸭<0丽.0隶03m。弱结削合水怨：密度涝大于爱自由约水冰点礼-2树0~杏-3锦0℃厚度细<0锻.5m结合涂水不耀受重锈力影貌响，刷但可值从水纷膜厚魂处向锻薄处躺转移毛细商水、返自由标水：毛细要水不品受重冠力影减响，珠但其究具有季与自扇由水哈相近凡的结或冰温迹度水的铁粘滞乎系数告随距稻离的炸变化3.纷4冻土哭的形沟成形成调过程祝：土中呢水在至冻结荡温度冻以下给相变泥为冰扶并将腔土颗珍粒胶坑结成倦整体土体锡的“尺冻结盐温度足”（情冰点概）：土中丹水稳蒙定冻块结的藏温度货。影响尤冻结途温度间的主骄要因扰素：土质侧：含水毙量：含盐紫量：随含体盐量障增加吉冻结乏温度光降低压力江：变化玻率诵-0韵.0孝7℃刮/MP荷a渗~术-0弱.0键8℃享/M序Pa3冻土蹲低温护特性冻结距温度扑适用愤叠加要原理T0=T0w+钉T0y+棒T0PNaCL浓度/mol/L0.10.20.30.51.0冻结温度/C-0.37-0.74-1.11-1.86-3.72含水番量与航冻结递温度之的关选系含盐锹量与贵冻结必温度鼻的关针系冻土玩形成胸的五抛阶段冷却俭段：温度腰从初匠态减宇低到崇水的唤冰点抹，此扰时尚马无冰吊；过冷唱段：温度旋续降叼至冰竹点下而，自阵由水蠢仍不假结冰岗，呈份过冷例现象咱。主乞要与符热平旅衡有辈关；但若叹在水约达到最冰点拖且全烟部水侧未结准冰前道，有榨结冰浆冰晶颠生长蜘或有箭振动赚的影旱响，赌土中站水将处立即喉进入撒稳定伐冻结抖阶段净，而赴无明肿显过捷冷现俘象产例生(3兼)完温度赵突升神段：部分萍孔隙拦水冻谦结，暮释放谷潜热诊，温守度突袍升；(4潜)贼稳定研冻结论段：温度嚼升至颜冰点骄并稳话定，烤孔隙凉水开袭始冻互结成慌冰，错冻土苗逐渐我形成绵；(5散)迎冻土笨降温荡段：温度声继续届降低桂，冻古结范认围扩屑大、目冻土戚强度状增加焰，吸谱收冷机量，益温度逗进一添步减企低。3.涉5冻土伴的热稿物理艘性质对于纸人工辰冻结泄工程垃的设拘计、聋理论路计算电和数野值分劳析十诊分重破要基本巩指标讲：比纪热、牧导热于系数价、导油温系肤数、置潜热但、热岂容影响或因素捏：土惨温、塘矿物熔、含矮水量字、饱答和度敬、干盯密度芽、有披机质兽含量去等有冻戏融相炸变的酷土—胞—相诊变与截否对车土的侍热物耀理性盏质至横关重车要：忠原因锅是土莫中水康分重民分布振以及尖液态母水变胖成了孔冰。若单义位质花量的劣液态尝水结坊为冰储，导锦热系体数增殖大近舱4倍陆，容鬼积热械容减势小1填倍，朝释放忘出的贱相变咱热可填使等塘体积菜的土衰温度每升高渠15面0C3冻土球低温粗特性3.5冻土和热物杨理指燃标1比热饱容在不尝发生敞化学写反应贴和物雾质相纱态变政化的剥条件穗下，单位睡质量持的物粘质的机温度雨升高擦或降塔低1K，所医吸收狗或放穷出的渴热量届，称宰为该青物质塘的比熔热容。不宁同的苦物质犁的比沃热容罩不同训，同储一物首质在肆不同怕温度做和相腹态下蕉，比菊热容疑也不炸相同浆。物质恋的比波热容沈与温岁度有镰关，忧物质怨在某城个温任度时着的比脏热容垒称为米真实镜比热筝容。隶物质连在某嚼一温抬度范滋围内殿的比妄热容奥的平笛均值考称为叙平均降比热御容。水的抽比热耕容1.宽0千卡/千克.度，鸣冰的卵比热络容0.育5千卡/千克.度，冻土件的比羡热容0.倡2千卡/千克.度左亮右。在工盐程计兼算中年，为吨简化喇计算扎，通杯常采绪用物绸质的倒平均钥比热宫容。3.破5冻土皮热物碰理指右标2导热也系数热导衬系数防是物术质导斯热能信力的挡标志受，在障数值丽上等者于单位雹温度纹梯度罗时单须位面举积上绘的热宗流量。热导达系数瓜是物父质的票物理梦性质属之一胸，与压其组王成、炕内部梅结构婚、密面度、粥压强题和温颠度有体关，亏可由文实验慨测定然。一辫般而柔言，劳金属胜的导否热系抵数最寄大，苦非金上属次姑之，程液体颗较小虫，气套体的焰导热骑系数峡最小惕。对残于大俩多数罚匀质虚的固誉体，某导热极系数陷主要颈受温仰度的勺影响务，且业大致通成线遇性关拾系。吃冻土洽的导答热系论数在1.锋0～3.违0之间剥。3.5冻土够热物拴理指低标3热量是热能寨发生乓转移拉时的低物理用量，用Q表示话。它愧不是抄状态神参数府，它镜与过辈程有革关。饥从分饥子运献动论煌来看吊，物体质分维子的窝运动索强度确越大赤，物遵质的扭温度灶就越娇高，寄当两筹个温剃度不蜓同的警物体卧相接堡触时哨，热创量总央是从逆高温通物体泉传给信低温剃物体巡寿，直彻到两伯个物惊体的子温度宪相等搬为止哲。热宵量又锻有显热仅和潜奇热之分碍。4.丈1概述力学君性质意义冻结陈法工剧程目就的：封闭喷地层——隔绝腔地下袖水强度缠、稳浊定性——保护慈开挖冻土梁的力棍学性愚质：受土攀性、们含冰蛮量、幕应变专率和相温度齐等控赛制确定战冻土唱强度理和变悉形性肢质参炭数方茎法：实验侄室试每验4冻土脑力学称性质试验前条件冻土和强度招性质芝描述淋一般疗都是茂通过切在-8C伏°～-哀15C弓°温度萌条件回下的单轴帖、三喂轴试验栽以及单轴柿蠕变试验缓得到鸣。采鸦用液吧氮冻摊结时尿，则猪需要钻在更懂低的蒜温度致下进代行试间验4冻土冈力学赴性质冻土克工程半设计削和施皇工中经最重挣要的绸冻土角力学包性质杂：抗压脆强度抗拉暂强度剪切续强度流变队性质尝和长愿时强穷度冻胀纪与融幻玉沉4冻土康力学第性质影响阔冻土驻强度维的因都素冻土网属于鼻流变椅体。冻土封强度呢主要浆受土蔑-冰炎骨架嫁系统莲的粘朱滞性百和内催摩擦染所支歪配，曲并与貌冻土侄的形血成环喇境、削荷载界、温饲度及猪变化关、土摩性、蜡含水宵量、烘含盐双量等章因素霉有关锻。土性刘一定猛时，含冻土赌强度容主要街取决醉于温度浆和时辆间4冻土业力学秆性质4.触2冻土卸抗压搭强度冻土委组构温、形党成及单构造门的复肤杂性冻土灾强度俩性质挥将取息决于巴诸多犯因素基：——搁含冰震量——百密度——劈燕粒径文级配——蠢预加早荷载——拐扰动——浙非坐均质——军含斜盐量于，等4冻土睬力学躁性质（1患）温度哀、含爷冰量与和加府载应匀变速相率是关露键因众素；（2阶）在细粒欺冻土中，性孔隙猛冰与宣土颗少粒相勤互联趴结，冰强毫度成为妄决定吗冻土犯强度胁的一涉个重棵要因绪素；（3植）环锤绕土总颗粒侵存在爷着的未冻围水对冻扫土强过度和卖破坏碎形态亲有相它当重注要的违影响贺。4冻土呢力学粗性质强度衣—应变变速阁率—野冻土海温度增加倾应变倡速率译和降菜低冻霞土温愤度提高巷冰骨巾架强冷度提高浑冻土碰的抗免压强绒度：当冰挂骨架肌占5宏8%性时，券温度夜每降节低1估℃，漠强度轮大约恼增加诞1.分36佳2MP痰a。——在高尖应变膜速率程（1进.0s-1）和低抓温（θ<鞠-4蛙0℃乓）条件续下，估冻土国通常戒可视睁为弹配性介字质4冻土呀力学亿性质冻土撤抗压递强度腹主要题取决索于冻怜土温趣度4.翻2冻土采的抗敏压强石度(1轻)温度岔对冻堵土强策度的即影响试验照表明稼，冻速土强捆度随息着冻惧结温忘度的颈降低丹而增能大。珠随着免负温月的继协续增态加，痕强度挥的增荐长逐饰渐变阔慢，漆所以伴强度龟与温响度的夸关系鄙虽然叔密切爆，但慎却不谦是线叔性的葬。可以厘用下诊列两郑个简某单的月经验扫公式便之一胀来计很算饱屿和砂浩的极单限抗粪压强响度(2岭)含水响率对瞎冻土策强度厘的影混响试验汗表明荡，含蝴水率糕是影洞响冻狸土强记度的蚂主要锁因素郑之一余。在娱土中吓含水概量未馋达到集饱和阴时，锁冻土源强度赵随着出含水抬率的选增加驶而提啊高，帅但当石达到疗饱和皮后，婚含水彼量继涌续增融加时昌冻土胸强度久反而惑会降决低。货当含际水量慢比饱旱和含屯水率惕大的汽很多请时，尘冻土嘱强度切就降免低到谦和冰纲的强淡度差去不多看了。(3摆)土的档颗粒兔组成切对冻恩土强生度的设影响土颗组粒成伶分和拼大小背是影秩响冻钓土强启度的齐一个息重要男因素技。试蔽验表柱明，旗在其户他相眉同的酿条件凶下，隐土颗辣粒愈柿粗，娘冻土别强度漏愈高廉，反疏之就辽低。柔这主蒸要是旁由于厚不同李的颗钞粒成等分造朱成土再中所样含结达合水哑的差馋异所战引起伤的。徒例如艘，粗值砂、稼砂砾嫌和砾耐石的助颗粒镜粗，驻其中黑几乎习没有从结合悬水，谎冻土亿中不剑存在捉未冻款水，我所以鹿冻土抹强度辨高。椒相反邀，粘艰土类阅土颗椅粒很锻细，艘总的椅表面捆积很馒大，背因而即其表勾面能汽也大抱，在豪其中漫含有益较多表的吸愁附水扰和薄涌膜水坝，吸赴附水必一般废是完托全不电冻结统的，晚薄膜捆水也馆只是裤部分旅冻结妄，因效而在洞冻土皂中保捧存了拢较多夕的未烘冻水杏，使四冻土挨的活泊动性常和粘得滞性问增加疲，强猴度降钱低。肃另外细，土超颗粒芝的矿维物成穗分和津级配朋对强赔度也矮有一抖定的赖影响呼。(4权)荷载缩慧作用邪时间酱对冻眉土强买度的正影响试验老表明皂，由搭于冻誉土的匀流变钩性，垦其强蜓度随偷着荷永载作凑用时奔间的晋延长而降盟低。朽在实粉验室年条件挨下，衫荷载购作用落时间曲少于l愉h时的句冻土咸强度称为梨瞬时瓣强度采，大利于1h的强汪度称详为长税时强誉度。衫一般桌荷载欺作用20军0h时的温破坏住应力泼称长崖时强雀度。过所以脚冻土透的瞬园时强温度比毙长时稼强度雄要大的多锁，而亭且冻壶结温哀度愈双高，他两者突相差搜愈大逆。当冻猎结温资度在-4～-1毫5℃时蝇，冻隆土长爆时强能度与直瞬时顺强度凤的比劫值为程：（1）长士时抗舟压强享度约洒为瞬冒时抗搂压强皇度的1/嘱2～1/吼2.辩5；（2）长汇时粘潮结力才约为冠瞬时肝粘结尖力的1/腔3；（3）长勺时抗粗剪强绪度约舱为瞬权时抗信剪强匙度的1/港1.绳8～1/改2.历5；（4）长刺时抗舌拉强估度约预为瞬怒时抗层拉强船度的1/鼻12～1/酒16。(5旁)冻结臭速度月对冻惹土强世度的驰影响冻土招形成饶的快袋慢速良度直拘接影娘响到宅冰的大结构韵．若棉冻结会速度缸快，美冻土姓中的拣细粒舰冰就怀多，誉冻土匠强度叛就高座。相钓反，蜜若冻赞结速澡度慢初，冻怕土中蒜的粗爹粒冰垄含量秋增多倒，冻慨土强高度相荒应降娇低。钟所以回，积凡极冻骑结期代的冻步结状硬况对撑冻结氧壁的叔形成腊有重揭要意你义。萌为此鸭必须点尽量扭降低估盐水揉的温稻度，起这样断不仅纹使冻历土由住于温苗度低质而强费度高穷，同诵时也烘因冻傻结速默度快绳而进邪一步迈增加痰其强例度。珍采用净的液恐氮低瓣温快牧速冻狼结新尝工艺部便具柴有这端方面渐的优五点。4.尘3冻土剂的流社变性由于肥冻土购内存截在固埋相水(冰)和少青量液导相水(未冻木水)，所嗓以使其具怀有显斥著的议流变芹性，辩即冻吗土在慎荷载恭作用缸下应过力和舱应变豆将随时间绣而变答化的帝特性是。当煌外力鲜恒定握时，霞冻土氏的变竖形随罪着时利间的延长物而增巧大，趴且没腥有明糟显的案破坏书特征借。国内凯外许鹅多学合者对汇冻土蔑的本张构关改系做骄了大值量的叛试验盘研究梁。在实验胁的基途础上摄，获酱得较饺公认卷的本液构关亏系为皱：式中σ－应脉力，MP圾a；ε－应说变，推无量疑纲；Ai－随义时间尾变化宗的变虾形模尘量，MP趣a；m－强邻化系南数，览无量星纲。—般m＜1。应力锤作用她下，陡冻土援呈现竭与时放间有唇关的臂变形膊性状——“蠕变”即使尤在低手应力若水平幅，冻牌土也芦呈现损出蠕自变特纳性蠕变舟率取割决于含冰傻量、温度和加荷欣速率冻土喝蠕变键源于公与时虎间有绵关的迈物理炊过程评：在土竟颗粒要接触知点，零压力蠢导致台冰的耐局部每融化画；未冻厉水向贫低应蜘力区厅域迁球移；孔隙宿冰的记塑性芽变形胜；颗粒炼重分各布；拒等。4冻土桐力学棉性质蠕变茎变形恭曲线思形状嘱受温燥度、答应力晋大小普、持塑续时钟间和景冰饱扇和度础等多拼种因告素的值影响笑，富冰即冻土反：受叹第二交蠕变丽阶段薯支配押，仅放具短稼时第伙一蠕臭变阶茅段贫冰桐冻土钟：受娃第一懒蠕变赶支配策。高应倡力水耽平：绘可能项没有充明显鸡第一怜和第葬二蠕建变阶石段达觉到第摩三蠕拆变阶品段，劲在短其时内嫌破坏剧。冻土基本蠕变闲性质4.虾4冻土抗剪桨强度试验刊研究族表明放，当歌正应物力较哗小时狮（9.捉8M乞Pa），雀可用Mo捞hr我-C躬ou氧lo绵mb强度园理论酷确定仍冻土蝴的剪皆切强脖度（Vy遣al戒ov刘，1沫96故2）剪切奥强度穗=粘草聚强竟度+党摩擦鲁阻抗贵。4冻土魄力学舟性质4.腰5冻土池的冻垫胀冻慎胀技：在低等温(处负温设)条护件下逮，由黑于土各中的树原位轨水以宅及未滔冻区改的水两分迁罚移到瓦冻结疏区的弱水结妹冰造艰成体姜积膨因胀，昏引起宽土体班膨胀养的现厨象原位菌冻胀钻：土中督孔隙祖水原妄位冻寻结引旁起的色冻胀漫(孔值隙体哲积9膀%)分凝分冻胀漏：未冻微区域传水分罚向冻奥土区六迁移搭、冻登结所爷引起扒的冻翼胀冻胀替危害岗：破坏诊地下容管线姐、建察筑物扫基础侧，恶会化环六境，妙而且沫伴随攀冻土劫的冻歪胀一窗般均岂有相技当可虹观的玻融化妻下沉耳。冻胀条理论会：真空搬抽吸舒、毛恋细水熊迁移愧以及进薄膜丛水迁去移等4冻土篮力学卫性质冻胀萄的基是本原梦理土体再冻胀短示意忆图冻土融土冻结爱过程水分踩迁移水分体补给冰分矛凝冻胀冻胀这估算评价抛指标特：冻胀崭率、躬冻胀金量和服冻胀采力冻胀飘量：冻土箱表面番冻胀抚位移锣的绝估对值悼，mm早，h冻胀饰率：地层遣冻胀顶量与燥冻结命地层惧厚度低（H）的比绣值，俩%，冻胀责力：冻胀蜘受到赠约束篮时土祖体对方约束称体作城用力岂，MP扰a冻胀硬速率溉：单位呼时间颠内土晨体的轧冻胀伟量的凉增加谁值，冻结仿速率家：单位芬时间收土体瓣的冻来结深止度增蚀加值叹，4冻土拢力学矮性质地面吃冻胀江量计趴算4冻土暖力学厚性质减少期冻胀斧的措赠施——减少役人工辨冻土武冻胀系：人工溜地层列冻结饺工程鹿研究桌的重做要课者题土中寨孔隙井冰和器土体制冻胀垄的产冻生和回发展谊取决孕于土性低、外恐荷载滑、水啄和温明度。工器程条羞件一钞定，唯一彻可控介因素——温度边界且温度旨：控光制冻捎结速牵度、肢温度委梯度愉；水拿分迁过移方落向、辱速度锤和迁违移量迎，从苗而影湿响土砍中水膜相变嫌速度统、成耍冰位占置和菊数量娃。4冻土范力学尤性质4.丈6冻土即的融佛沉定义纽奉：冻土直融化邀时，互由于威冰变提成水勒体积波减小绒产生轻土的怠融化四沉降菊，若播同时蚕在融营化区甘域发遣生排扩水固留结，咸则将营引起悼土层慢的压具密沉映降影响吃因素柱：温度饶、温杜度梯狠度、房诚荷载炊以及鲁土层批的物与理、怨力学雀及热翠性质融化呀沉降档量与捧外压眯力无策关，映压密齐沉降次与正坏压力牵成正澡比。融沉仗系数皱描述脉冻土戚的融将化沉斑降，药压缩比系数球来描凳述融削土的灭压密代沉降您。通常弄融沉始要大慢于冻珠胀，押有时偷融沉伪会变贡为突尸陷。融沉趣的不促均匀寇性及愈突陷装往往馋会导蜜致结赢构的概破坏退。4冻土漂力学夜性质融化团下沉物的基灭本原煮理沉降饰变形融化匠土冻结映土融化融化婆过程固结偏过程孔隙主比应力融化道下沉屯系数裙（%扶）=下沉俘变形欺量融化桐的土陕层厚奖度通常踢融沉凑要大鸭于冻近胀，奸有时推候融薪沉会臣变为既突陷饼。融让沉的疲不均偏匀性驾及突浊陷往是往会吨导致悦结构含的破乡丰坏。象冻匙胀一页样，真融沉寺也是蜜与温科度、缸温度杀梯度荡、上疗覆荷巧载以酒及土扯层的总物理亦、力织学及越热学坛性质被相关唉的。冻结膊地层凡温度抗上升咸，冻稿土发页生融夕化，油冰晶艳和冰坡膜融染化成攻水只蹈要条躺件适由宜，得在重队力和污上覆案荷载胶的作漂用下膀将发垦生排衔水，写土层岔重新惠固结垂。土钞层发赴生固懂结造川成的狮沉降崇与冻条结过鸣程中松形成神的土叙粒结定构的愁稳定普性、精冰融腿化成樱水释妻放的轮自由拌孔隙园空间度以及迹上覆症荷载庸的重夹量有编关。4.衫6冻土的融隔沉在外发荷载虑及融仇土的米自重悠作用踏下，秩冻土狠融化旬产生纯沉降悄。根抓据渗梯透固档结理堆论，白认为纳从已鼠融土扁层的腔单位控面积径上渗昨出的蜻水的引体积Q（不计遍冰转茄变为蓄水时堂的高暴度的凯少许去降低躺）等岂于土墨的沉彻降，青即是汁：公式言的左习侧从仰已融糟土层肠的单汗位面拦积上炸渗出栏的水念的体堵积。公式滚的右轧侧是密冻土喜沉降软量。普右侧龟的第荒一项音是融下化沉伞降，劣第二拉项是兴压密级沉降怕。4.赤6冻土堤的融立沉4.嗓7冻结克壁自柳然解稿冻4.衬7冻结所壁自册然解够冻4.轻7冻结熔壁自盘然解代冻4.远7冻结月壁自遥然解涌冻5土体埋冻结筑基本兽理论5.将1冻结跨壁的蹄形成冻结轮锋面——岩土况冻结争过程蚊中，滩孔隙奋水开译始发浓生结累冰相稿变的歉面称趁为，棚是冻尚土与宏未冻沟土的臂分界溜面。冻结波前地拘层有馅均一恢的初苏始温颂度。炮冻结专初期赚，低堡温盐蔽水与冻腔结管求周围储的地眠层产半生剧哥烈的椅热交甘换，唤在每诵个冻容结管香周围坏很快堤形成劣圆柱参形的旬冻结知岩土凳柱由于英相邻华冻结条管间葬的影电响，始轴面麻比主摆面冻咸结更却快，遇冻土距柱由疯圆柱影形变既为椭觉圆形锻，再殃进一广步扩讲展，锯直至球相交览圈，仗在井钱筒周牢围形趟成封涛闭的睁冻土宰墙—蝇冻结泻壁。交圈殖后，倍原冻怖结管风的冻夫结锋祝面连情成向康内扩殿展的稼内冻环结锋简面和努向外锋扩展太的外沸冻结兼锋面金，且左内、脸外冻拒结锋剪面很骨快地者趋于曾平滑吸，当竹界面门上的斥冻结贪壁厚批度等写于冻惜结管舌的间毯距时折，内杏、外哨冻结剥锋面症就基届本上斗变成损以开托挖通滋道为碧中心颤的圆莫柱面傅。冻结落管测温回点冻结倡锋面液的扩丝式展冻结锦孔存纹在偏洒斜—代—冻占结锋姓面形同状不黑是规滥则园率柱面在交盖圈初滔期：约冻结芹锋面某向内贤发展话速度盆较交捎圈前渡慢，婶但随映内侧赛未冻扮土范告围热恢量减予小，偶锋面益向井嘉心推拉进速让度加何快，庭而冻生结锋药面向老井外活的扩揉展速察度较扇慢，哨扩展暑至距岩冻结份管布溉置圈民2~蒸3rn处，孤扩展畅速度县十分首缓慢导，来孤自未假冻土岁区热骑量与器来自眠冻结汁管的残冷量陪趋于坟平衡装，温缸度场必趋于裂稳定鼠，冻皮结壁养渐成肿以井芒筒为作中心开的园于筒体蔬。一般降冻结苦壁内肚侧厚寨度占数冻结矩壁总镇厚的签.5逼5~泼0.授6倍5.花2冻结右温度猜场研究殖冻结昨过程宣中土过体温习度随阁时间竭变化讯的规扁律。在冻休结工泰程中勒，常湾以主糕面、旋界面吐和轴蔽面这惕三个呆特征隙面上聪的温该度分蔬布作稿为判逆断冻威土形艰成过亦程、喜控制缎温度做扬的详依据范。“主固面”：过劣冻结娱管布固置中团心与旨冻结话管中弱心的历竖直崭平面“界贷面”：过厚井心锁和相栋邻管骂中心鼓连线举中点蛇的竖狭直平层面“轴冰面”：过肾两个仅相邻些冻结权管中荐心的女竖直硬平面5土体戚冻结绑基本规理论三个桃特征持面温族度状需况表樱征冻宇结温亏度场殿基本喷特点粱，是史测温蚂的主漏要对将象，担尤其遭是界姑面与修轴面秀交点猫上的求温度径值直陈接关竿系到允冻结代园柱阁是否惯交圈禽。冻结厨过程捉冻结衔扩展1主亡面毫2眼轴面逮3凝界习面4子冻结竞管溪5途冻结真管布尖置圈拾径中欧心5土体躁冻结白基本幅理论冻结保温度肾场求铜解求解狭温度载场是及进行煎热力来计算但的重味要工晨作、更是进狐行冻篮结壁挺计算泽的重梯要前习提，英目的:l求冻区结壁棍的平跌均温吨度，蹲确定辱冻土牧强度赞；l确定霞冻结铜锋面史的位挤置，糖计算佳冻结斯壁的恳厚度完；l计算制热量剑，确性定冻砌结站厨的制调冷能铲力；确定傻冻结船壁的晒扩展虏速度毒，估沸算积棍极冻恒结时壁间。5土体宅冻结拔基本亩理论由于浙冻结搞壁在狐冻结爽管轴兴向方衡向的板尺寸扔较径延向方喷向大顺得多边，且稀在冻敌结过撕程中搜土层信在冻鹊结管晓轴向触方向影的热中传导渡相对捞弱得撞多，评故水农平冻集结温剑度场瞎可简扇化为稍平面柔轴对叹称间只题冻结踪蝶温度戚场的吩求解拍间题促是一夸个有挽相变遮、移格动边踩界、殃内热拳源、狂边界阻条件拾复杂镜的不松稳定据导热聚问题宰。冻结献温度匙场5土体毕冻结舰基本屡理论冻结爽主面晒、界忘面温肚度试凯验研辅究：句当冻解结壁驳厚度祝与冻携结管押间距极相同灵时，熟冻结傅壁的胶两个童冻结屈锋面泰就成京了与伟开挖犹通道泻同心队的圆馅柱面峡；冻哀结壁员向内叛侧发姿展得做快，屈约占页总厚巧度的古55纱%~吴60愁%，主、隆界面场温度分布吧试验趋结果5土体嘴冻结圈基本乓理论为能壮估算既冻结跃壁体虫内的新平均笔温度葬、冻顿结壁地交圈滋时间痕、确骨定冻痕结壁朝的强桃度，微须研季究轴释面温边度分赏布轴面赞温度铸分布试验洲研究域结果5土体准冻结碍基本兄理论在测施温点鱼温度雷为负土值时鸣，适坚用冻查结区嫁埋论踏（对常数曲将线）且，此兽时式中窗，t――测温骡点处赞的冻般土温涛度，赔℃ts――盐水进温度钢，℃翁；rf――冻土盛半径征，m；r――冻土坡温度灭为t处的平冻土击半径前，m；rρ――冻结责管半趁径，m；冰冻与区的泉温度父分布馒自冷岩源（陷冻结逮管）特至冻盛土边缓缘０纱℃等肃温线驾呈对精数曲型线变爬化。5土体泥冻结插基本搜理论在测乳温点土温度仔为正嘴值时恋，运剪用降杏温区观理论棋（高轰斯误赤差函耻数）积，此凡时略：式中顷，x――测温愧点与集冻土不连缘剧的最迫小距乎离，m；t――测温墨点的犁土层若温度帝，℃叛；t0――土层违的原贵始温冬度，佣℃；π―津―圆周统率；τ―京―冻结界时间察，h；a―晕―冻结惰土层厨的导零温系刘数，m2／h劣；5土体陈冻结日基本介理论5土体鸭冻结蛇基本们理论冻结责壁平舱均温哀度计秒算：6冻胀吸融沉野及其乡丰控制6.樱1冻胀氧、融姑沉控嗽制土之众所以粘形成步冻胀叶必需驰具备冈三个堤条件绢：（1）冻邻胀敏反感性拳土；（2）边拒界温新度低寺于孔程隙水停起始汪冻结谢温度