[科普中國]-標(biāo)準(zhǔn)凍深

土壤凍結(jié)深度與地理地質(zhì)條件有關(guān)，主要取決于負(fù)氣溫積值，但其土題粒、土壤含水量、地下水位以及覆蓋、坡向、日照等條件也不同程度的影響土壤的凍結(jié)深度。標(biāo)準(zhǔn)凍深是指非凍脹黏性土，地表平坦、裸露、城市之外的空曠場地中，不少于10年實(shí)測最大凍深的平均值。

簡介標(biāo)準(zhǔn)凍深是指有條件時，盡量采用工程所在地氣象臺（站）的多年平均凍深值 ，要求資料系列不短于10年，標(biāo)準(zhǔn)凍深規(guī)范規(guī)定為地表無積雪和草皮等覆蓋條件下多年實(shí)測最大凍深的平均值。當(dāng)凍深資料缺乏時，要借助于經(jīng)驗公式確定標(biāo)準(zhǔn)凍深。由于各地基本上沒有無覆蓋條件下裸露場地多年實(shí)測的凍深資料，因此，規(guī)范中凍深圖和計算公式的標(biāo)準(zhǔn)凍深數(shù)據(jù)為各地氣象臺多年實(shí)測最大凍深資料、并參考了有關(guān)勘察設(shè)計部門掌握的實(shí)測資料加以修正的數(shù)據(jù)。在水利工程抗凍脹設(shè)計中， 使用的《渠系工程抗凍脹設(shè)計規(guī)范》規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)凍深計算公式為：

式中， 為工程地點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)凍深，單位為cm；為凍結(jié)指數(shù)的多年平均值； 為與凍結(jié)指數(shù)1。

凍深計算氣象部門提供的標(biāo)準(zhǔn)凍深是在平地上、土為天然含水量，且不存在地下水影響的條件下的凍深值，而渠道工程中各部位的凍深是不相同的，具體應(yīng)用的設(shè)計凍深必須將標(biāo)準(zhǔn)凍深進(jìn)行修正。設(shè)計凍深是指對渠道各部位凍深設(shè)計的影響因素有年際頻率、地下水埋深、表面接受的日照及遮蔭程度、表面積雪和基土土質(zhì)及含水量等。凍深計算精度水平下，不計土質(zhì)對凍深的影響，可滿足應(yīng)用。土中含水量對凍深的影響遠(yuǎn)不及地下水對凍深的影響大；為安計，也不考慮積雪對凍深的影響。凍脹量是進(jìn)行抗凍脹設(shè)計的最重要的指標(biāo)之一，國內(nèi)外的一些理論計算公式難以滿足工程實(shí)際需要，不僅計算出的凍脹量誤差較大，而且對于工程技術(shù)人員來說，公式中有關(guān)參數(shù)的確定就是一個難題。因此，凍脹量計算一般采用經(jīng)驗公式。

渠道凍脹破壞機(jī)理渠道的凍脹破壞是由于基土在負(fù)氣溫的作用下產(chǎn)生凍結(jié)和不均勻凍脹、而渠道襯砌體本身自重較輕，不足以抵抗凍脹力的結(jié)果。寒季負(fù)氣溫固然是決定凍深和凍脹的一個關(guān)鍵因素 ，但對于某一地區(qū)的凍結(jié)期負(fù)積溫是相對穩(wěn)定的。因此，影響渠土凍脹的主要自然因素就是土壤和水分條件。遼寧、甘肅等省曾開展了不同土水條件下的野外系統(tǒng)凍脹試驗，揭示了渠道凍脹的規(guī)律。關(guān)于不同土壤的凍結(jié)和凍脹特性，過去在國內(nèi)外已進(jìn)行過較多的研究。一般認(rèn)為，當(dāng)?shù)叵滤幌嗤瑫r，土壤的凍脹量隨土顆粒大小而異，顆粒越粗，凍脹量越小，顆粒越細(xì)，凍脹量越大，如新疆水科所試驗 按土類排列的土的凍脹性強(qiáng)弱依次為，粉質(zhì)粘土>重壤土>輕壤土>砂壤土>重粘土>砂礫土。值得注意的是，粒徑從0.05 ～0. 002mm的顆粒含量大于60 %時被認(rèn)為最具凍脹危險。大碎石土壤一般認(rèn)為是不凍脹性土，但當(dāng)長時間灌入細(xì)粒泥漿時會發(fā)生強(qiáng)烈的凍脹變形。在水分條件方面，土壤發(fā)生凍脹的起始含水量為0. 7 ～ 0. 9 (為土的塑限含水量 )，渠道基土含水量一般都超過其起始含水量。近期國內(nèi)的研究更將地下水埋深大小視為凍脹性的重要指標(biāo)2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王強(qiáng) - 副教授 - 西南大學(xué)