3.2 冻土地基勘察要求
3.2.1 多年冻土地区建筑地基基础设计前应进行冻土工程地质勘察,查清建筑场地的冻土工程地质条件。(自2022年1月1日起废止该条,详见新规《建筑与市政地基基础通用规范》GB 55003-2021)
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3.2.1多年冻土地基具有以下特点:地基工作过程受地基冻融循环作用影响,地基土的强度和稳定性受地温控制,地表水、地下水的热侵蚀对地基的稳定有重要影响。因此,多年冻土地基设计前应进行冻土地基勘察,重点查清场地的以下工程地质条件,提供有关资料。
(1)场地内多年冻土的基本特征:冻土埋深与分布,年平均地温与分布,厚度与分布,冻土工程类型与分布;(2)场地的多年冻土环境特征:植被、水屏障的类型与分布,多年冻土环境的热稳定性,环境保护要求;(3)不良冻土现象的类型及对工程的影响;(4)场地的水文地质条件特征:地下水类型,含水层的岩性成分、厚度与分布特点,地下水的补给、径流与排泄条件;(5)地基土的基本力学参数:融化下沉系数与融化压缩系数,活动层土的冻胀性等。
3.2.2 在季节冻土层深度与多年冻土季节融化层深度内,应沿其深度方向采取土样,取样数量应根据设计需要确定,且每层不应少于一个试样,取样间距不大于1m。
3.2.3 在对多年冻土钻探、取样、运输、储存及试验等过程中,应采取防止试样融化的措施。
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3.2.3钻取冻结土试样要特别小心,有时还必须采取特殊的措施,一方面保证取岩芯时不致融化;另一方面在土样正式试验之前的存储与运输环节中不致失态,仍需采取必要的措施,尤其在夏季的高温季节,一旦融化,试样即报废。在确认含水率没损失,结构没破坏,水分没重新分布的条件下,可重新冻结后试验。
由于冻土强度指标和变形特征与土温有密切关系,土温又与季节有关,理想的勘察与原位测试的时间是秋末(9、10月份),但这往往是行不通的。因为,一方面受任务下达和计划安排时间的制约,另一方面还受勘察部门是否忙闲的影响,任何时间都有可能。因此,原位观测与试验结果要经过温度修正后方可使用,否则不够安全。
严格地说,即使对秋末冬初地温最高时进行测试的结果,也要进行温度修正。因为:(1)当试验不在本年最高地温月时的修正乃是当年的月际修正,即将不是最高地温月份地温修正到相当最高地温月份的地温;(2)另一个修正是年际修正,因做试验年份的气候不见得是最不利的,也有可能是气温偏低的年,应该用多年观测中偏高年份的地温来修正,这样才有足够的安全性,但一般不进行年际修正。
3.2.4 季节冻土地基勘探孔的深度和间距可与非冻土地基的勘察要求相同;多年冻土地基勘察应符合本规范第4.1.2条中将多年冻土用作地基的三种状态的设计要求,勘探点间距应符合表3.2.4-1的规定;控制性钻孔应占钻孔总数的1/3~1/2;钻孔的深度应符合表3.2.4-2的规定;取样数量应满足设计需要。
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3.2.4对勘探点间距根据多年冻土分布情况分别提出要求是合理的,岛状分布区应密一些,孔间距小一些,目的是查清冻土空间分布情况。岛状多年冻土区应注意层间融区,有层间水分布的地方一般有层间融区,不要误认为已过多年冻土下限,勘察深度要求穿过下限,进入稳定地层不小于5m,目的是为设计方案提供可靠依据。冻土地区建筑场地的复杂程度分类应按现行国家标准《冻土工程地质勘察规范》GB50324执行。
3.2.5 对多年冻土地基。应根据建筑地基基础设计等级、冻土工程地质条件、冻土特征、地温特征、地基采用的设计状态等情况,岩土勘察报告宜提供下列设计所需资料:
1 气象资料:年平均气温、融化指数(冻结指数)、冬季月平均风速、年平均降水量;
2 地温资料:年平均地温、标准融深(标准冻深)、秋末冬初地温沿深度的分布;
3 冻土物理参数:干密度、总含水率、相对含冰率、盐渍度、泥炭化程度、冻土构造、冰夹层厚度;
4 冻土与未冻土的热物理参数:导热系数、导温系数、容积热容量;
5 冻土强度指标:冻结强度、抗剪强度、承载力特征值、体积压缩系数、压缩系数;
6 冻土融化指标:融化下沉系数、融土体积压缩系数、融土承载力特征值;
7 土的冻胀指标:冻胀率、冻切力、水平冻胀力;
8 地下水分布的资料及特征,不良冻土现象的分布及特征。
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3.2.5根据工程需要提供相应的气象、物理、力学等指标,不是每项工程都提供1~8项的所有指标,要求有针对性地提供,应能满足设计要求,但其中地温、总含水率、相对含冰率、冻结状态承载力特征值必须提供。
3.2.6 对地基基础设计等级为甲级或乙级的建筑物,其所在多年冻土场区宜进行地温观测等原位试验。
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3.2.6在工程地质、水文地质的不良地段,对重要工程应进行系统的地温观测,在我国多年冻土地基的经验不太丰富的今天是很有必要的,俄罗斯至今仍很重视地基的测温工作。这主要是对工程负责,同时也为积累资料。为了保证测温工作的顺利进行,应在设计文件中提出明确的要求。