水平凍脹力

水平凍脹力 （horizontal frost-heave forces），地基土在凍結(jié)膨脹時，沿水平方向作用在結(jié)構(gòu)物或基礎(chǔ)表面上的力，包括沿切向和法向的作用。2100433B

多年凍土區(qū)工程建筑物常遭受凍結(jié)土體所產(chǎn)生的水平凍脹力而被破壞，由此引起的凍害嚴(yán)重影響了建筑物的服役性能。本文通過對既有研究成果的收集，分析了水平凍脹力的形成機理和影響因素，通過現(xiàn)場試驗、室內(nèi)試驗和理論分析三方面研究了多年凍土區(qū)淺埋建筑物水平凍脹力的發(fā)展和分布規(guī)律，得出結(jié)論： （1）溫度、土質(zhì)、含水率對水平凍脹力有顯著性影響，且含水率的影響最為顯著，同時溫度、土質(zhì)、含水率對水平凍脹力具有明顯的交互影響作用。 （2）多年凍土區(qū)淺埋建筑物處于雙向凍結(jié)狀態(tài)，其溫度場是由建筑物的埋深和結(jié)構(gòu)形式共同決定，且不同埋深和結(jié)構(gòu)形式的建筑物中部溫度場相互差異較大。 （3）對于剛度較大的淺埋建筑物，水平凍脹力上部最大，沿埋深有減小的趨勢，埋深1/3~1/2位置減小最劇烈，埋深中部達最小值。對于剛度較小的淺埋建筑物，水平凍脹力上部最小，沿埋深有增大的趨勢，中部達最大值。 （4）不同結(jié)構(gòu)形式淺埋建筑物的水平凍脹力沿埋深的分布形式基本一致，埋深中部數(shù)值差別較大，上部和底部數(shù)值相差較小。同種結(jié)構(gòu)形式不同埋深建筑物的水平凍脹力沿埋深的分布形式基本相同，埋深中部數(shù)值差別較大，上部和底部數(shù)值基本相同。 （5）水平凍脹力發(fā)展過程可分為四個階段，即形成階段-急速增長階段-緩慢增長階段-衰減階段。 2100433B

垂直于凍結(jié)鋒面及基礎(chǔ)底面，把基礎(chǔ)向上抬起的凍脹力，稱為垂直作用于基礎(chǔ)底面的法向凍脹力，簡稱為法向凍脹力。單位面積上的垂直法向凍脹力稱為法向凍脹應(yīng)力。2100433B

寒區(qū)工程構(gòu)筑物常遭受凍結(jié)土體所產(chǎn)生的水平凍脹力破壞，而水平凍脹力主要受土體的凍結(jié)狀態(tài)（一維凍結(jié)還是二維凍結(jié)）、構(gòu)筑物對凍脹土體的約束程度和土的凍脹性三方面影響。本研究通過現(xiàn)場試驗，分析了U型、梯形和矩形這三種結(jié)構(gòu)形式的鋼筋混凝土槽在埋深分別為0.7m和1.2m這六種工況下，水平凍脹力發(fā)生及發(fā)展變化規(guī)律；通過室內(nèi)足尺模型試驗，分析矩形槽水平凍脹力隨凍結(jié)速率、土性和含水量不同的變換趨勢；最后通過對試驗結(jié)果分析和數(shù)值理論計算，研究寒區(qū)淺埋工程構(gòu)筑物的水平凍脹力形成的機理、特性及影響因素，并提出寒區(qū)淺埋工程構(gòu)筑物的水平凍脹力計算方法。