不同土壤结构对冻土深度影响探讨

汪 峰

(深圳中广核工程设计有限公司，广东 深圳 518172)

不同土壤结构对冻土深度影响探讨

汪 峰

(深圳中广核工程设计有限公司，广东 深圳 518172)

根据我国北方某大型工程厂区内不同位置实测的12月至翌年3月的逐日冻土深度资料情况，证实了土壤结构对冻土深度有较大影响，并通过进一步分析，得到最大冻深在不同土壤结构中的影响系数。该影响系数可供工程设计人员参考使用，按不同土壤结构情况合理修正最大冻深值。

土壤；不同结构；冻土深度；最大冻深；冻深系数；影响

目前，各行业设计人员在进行输水管线埋深设计时，主要根据工程附近的气象站多年实测最大冻深来确定。一般来说，冻土深度在不同土壤结构条件下会有较大差别，而在《地面气象观测规范》(QX/T45—2007)中，对气象观测场的土壤类别却没有明确要求，工程所在地与气象观测站的土质情况可能差别很大，如果直接采用周边气象站的最大冻深数据作设计，会有一定的风险。

现有的冻土深度研究主要针对冻土地基处理、冻土深度与气候条件变化的关系以及简单的区分有无覆盖物来考虑冻深折减系数等，还没有专门针对土壤结构与最大冻深关系的研究。为获得不同土壤结构条件下的冻土深度定量差别，进行了一个观测实验，以期为修正气象站最大冻深到工程处提供依据。

1 资料和方法

1.1 资料来源

在北方某大型工程厂区内的不同位置进行了为期4个月(12月至翌年3月)的冻土深度观测，获得了所需的不同土壤结构下冻土深度观测值。

整个工程厂区面积较大，场地土质较为复杂，符合实验要求。根据工程总平面布置，为了解不同土质情况下冻土深度的情况，选择了厂区内3个不同位置进行了一个冬季的冻土观测。在选择观测点时充分考虑了代表性问题，为此，在工程西南角，工程东北角及工程专用气象站内分别设置了观测点。为尽量避免其他因素对冻深造成影响，各观测点均选择在开阔、平坦、不受地下水位影响的位置，观测点选址、仪器安装及观测、记录工作符合地面气象观测规范的相关要求[1]。

借助厂区内丰富的钻孔资料，得以了解观测点附近的土质情况。海边测点位于填方区，基础埋深范围内(地下1.5～2 m)地层主要由强风化花岗岩碎屑、中等风化花岗岩碎块和第四系组成，局部夹杂的中等风化花岗岩块，粒径相差较大，成分复杂，现场重型动力触探试验击数离散性较大，说明该地段回填层极不均匀。观测场观测点和东北观测点均坐落于强风化花岗岩上，分布连续均匀，中细粒、花岗结构，块状构造，质地均匀。

1.2 研究方法

将3个不同位置观测到的逐日冻土深度值绘制曲线，分析不同土壤结构条件下冻土深度的发展过程，重点对最大冻土深度进行研究分析。采用比值法分析3个观测点位的过程最大冻深，研究确定其比例系数[2]。

2 结果与分析

将3个观测点位的4个月逐日冻深值整理出来，绘制了逐日冻深过程线，见图1。

图1 各观测点逐日冻深过程线

从得到的3个观测点位逐日冻深过程线来看，从12月初开始，3个观测点位几乎同时开始观测到出现冻结，随着逐渐进入深冬，冻结深度稳步增大。冻深过程线在12月中旬开始出现不同的走向，海边观测点位置冻深最深。在土质情况接近的东北角观测点及观测场观测点，虽冻深过程有差别，但最大冻土深度值一致，而海边观测点，因其位于极不均匀的回填区，最大冻土深度值最大。整个观测期内，海边观测点观测到的最大冻土深度为87cm，东北角观测点及观测场观测点观测到的最大冻土深度均为70 cm。各观测点最大冻深与观测场观测点最大冻深的比值见表1。

表1 各观测点最大冻深比值表

在《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2011)中针对地基基础设计有关的标准冻深(标准冻深指非冻胀黏性土,地表平坦、裸露、城市之外的空旷场地中,不少于10 a实测最大冻深的平均值)，给出了土质类别对标准冻深的影响系数，如表2所示：

表2 不同土壤结构标准冻深系数

从钻孔资料分析各观测点的土壤结构情况，观测场观测点、东北角观测点均为强风化花岗岩，分布连续均匀，可归为黏性土一类；而海边观测点为强风化花岗岩碎屑、中等风化花岗岩碎块和第四系组成，局部夹杂的中等风化花岗岩块，可归为中、粗砾砂和粉土的混合物。从本次各观测点实测的最大冻深情况来看，其冻深表现与表2基本一致。可见，最大冻深在不同土壤结构下的修正系数可参考使用标准冻深的修正系数。

3 结论与讨论

从本次实际观测成果分析来看，各种土壤结构下的最大冻深的比值系数与标准冻深比值系数相似，在没有工程处实测冻深数据时，可根据附近气象站及工程处土壤结构情况选取合适的修正系数，将气象站处的最大冻深修正至工程处，再调查当地已有输水管线的埋深及历史运行情况，以保证选取最大冻深的合理性。由于条件所限，本次仅根据1 a实测成果进行了统计分析，有一定的局限性，以后有了多年资料后，将继续对此进行深入研究。

[1]徐学祖，王家澄，张新立.冻土物理学[M].北京：科学出版社，2001：39-42.

[2]李超，刘建军，程建田，徐峰.季节性冻土地区土壤冻结深度的研究[J].低温建筑技术，2009(10)：81-83.

Influence Discussion of Different Soil Structure on Frozen Soil Depth

WANG Feng

(Shenzheng China Guangdong Nuclear Engineering Design Ltd.，Shenzhen 518172，China)

According to the real observed data of depth of frozen soil which was measured daily in a large project in northern China，from December to next March，it was confirmed that the soil structure had a great influence on the depth of frozen soil，and through further analysis，influence coefficients for the maximum frozen soil depth in different soil structure is obtained.The coefficients can be used for engineering design，and then the maximum frozen depth value can be adjusted reasonably according to the different soil structure.

soil；different structure；depth of frozen soil；maximum depth of frozen soil；frozen depth coefficient；influence

1007-7596(2015)01-0009-02

2014-04-12

汪峰(1981-)，男，湖南常德人，工程师，从事核电水文气象工程设计工作。

P461

A