GB50324-2001-条文说冻土工程地质勘察规范明.pdf
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1、 第 1 页共 1 页 冻土工程地质勘察规范 资料编号 GB 50324-2001 联合发布 UDC 中华人民共和国国家标准 P GB 503242001 冻 土 工 程 地 质 勘 察 规 范冻 土 工 程 地 质 勘 察 规 范 Code for engineering geological Ivestigation of frozen ground 20010928 发布 发布 20011201 实施实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中华人民共和国建设部 第 2 页共 2 页 冻土工程地质勘察规范 资料编号 GB 50324-2001 中华人民共和国国家标准 冻 土 工
2、程 地 质 勘 察 规 范冻 土 工 程 地 质 勘 察 规 范 GB 50324-2001 条 文 说 明 主编部门:国家林业局 批准部门:中华人民共和国建设部 施行日期:2001 年 12 月 1 日 中 国 建 筑 资 讯 网中 国 建 筑 资 讯 网 2001 北 京 第 3 页共 3 页 冻土工程地质勘察规范 资料编号 GB 50324-2001 目目 次次 1 总 则 4 3 冻土分类和冻胀融沉性分级 5 4 冻土工程地质勘察基本要求10 5 冻土工程地质调查与测绘18 6 冻土工程地质勘探与取样22 7 冻土试验与观测25 8 工业与民用建筑冻土工程地质勘察27 9 铁路与公路
3、冻土工程地质勘察 34 10 水利水电冻土工程地质勘察40 11 管道冻土工程地质勘察44 12 架空线路冻土工程地质勘察48 附录 D 土的季节融化与冻结深度 51 附录 F 冻土融化压缩试验要点55 附录 G 冻土力学指标原位试验要点59 附录 H 冻土地基静载荷试验要点 61 附录 L 冻土地温特征值计算 65 第 4 页共 4 页 冻土工程地质勘察规范 资料编号 GB 50324-2001 1 总总 则则 1.0.1 冻土工程地质勘察规范是在我国国民经济发展的总方针指导下充分体现国家的技术与经济政策适应基本建设的需要从生产实践出发认真总结经验广泛采用有关科学研究成果借鉴国外先进技术标
4、准为提高勘察质量和经济效益不断促使冻土工程地质勘察事业进一步发展而制定的 1.0.2 由于本规范系首次进行编制 对于季节冻土和多年冻土地区那些专业性较强在技术上有特殊性要求的工程(如高温建筑地下建筑和大型采矿工程等)还未能编入本规范因此本规范只适用于工业与民用建筑铁路公路水利水电管道和架空线路工程的冻土工程地质勘察并以这些工程建设项目为基础待本规范进行修订时就可不断的将那些条件成熟的特殊工程项目编入本规范 1.0.3 在季节冻土和多年冻土地区由于地基在冻结与融化两种不同状态下其力学性质强度指标变形特点与构造的热稳定性相差悬殊并且从一种状态过渡到另一种状态时在一般情况下将发生强度由大到小变形则由
5、小到大的巨大突变因此本规范规定在进行建(构)筑物冻土工程地质勘察时除应符合本规范的规定外尚应符合国家现行有关标准规范的规定以确保工程安全与稳定 第 5 页共 5 页 冻土工程地质勘察规范 资料编号 GB 50324-2001 3 冻土分类和冻胀冻土分类和冻胀融沉性分级融沉性分级 3.1 冻土分类和定名冻土分类和定名 3.1.1 根据加拿大学者 R.J.E.布朗(1974)编的多年冻土术语叙述多年冻土术语中一个主要的语义学上的问题是冻结一词的使用有两个不同的学派一派认为冻结应该用于指温度低于 0的土岩而不管其中是否有冰(固态和可能为液态)存在另一派则认为只有含有冰的土岩才能认为是冻结的从工程角
6、度出发我们认为有些土诸如:寒土含盐土其温度虽然低于 0但由于含水量小或含盐量高而不含冰晶结果其物理力学性质与含冰晶土的性质差异甚大同时其中的物理过程也绝然不同突出冻土与未冻土在性质上的差别应取后者为冻土的定义 我们将上述定义归纳成按冻土冻结状态持续时间把我国冻土分为多年冻土隔年冻土和季节冻土三大类(详见附录 A)从工程目的出发冻土勘察的重点应为多年冻土和冻深0.5m 的季节冻土而隔年冻土则是一种过渡类型的冻土可视情况按多年冻土或季节冻土进行处理 3.1.2 按冻土基本物理性质的冻土分类和定名 对各工种及冻土学理论研究均适用为了加强国际间冻土资料的可比性1988 年在英国诺丁汉召开的第五届国际地
7、层冻结会议上由美国加拿大意大利联邦德国日本和前苏联等六国共八名国际知名冻土专家组成的 人工冻土分类实验室试验 国际编写小组 联名提出把Pihlainen和 Johnston(1963)Linell 和 Kaplar(1966)的冻土分类系统用于人工冻土分类的建议为了使我国新编制的冻土工程地质勘察规范尽可能向国际标准靠近采用了该分类并对该分类表进行了简化(附录 B 表 B.0.1)在此基础上进行冻土的描述和定名 为便于表 B.0.1 的推广和使用表 1 列举了典型野外调查中关于冻土描述和定名的例子冻土描述和定名资料的图示推荐步骤包括列举土的类型所用的符号及其冻结条件随后是对土和包裹冰的特性进行描
8、述冰层也可进行类似鉴别和描述为了简化冻结层位的鉴别可在表 1 之左框边上画一条宽带 第 6 页共 6 页 冻土工程地质勘察规范 资料编号 GB 50324-2001 典型野外调查中冻土描述和定名举例典型野外调查中冻土描述和定名举例 表表 1 深度 (cm) 符号 土的描述 含冰特性 OL 含有机质砂质粉土未冻 无 GW 棕色级配良好砂砾石中 密潮湿未冻 无 GW Nf 棕色级配良好砂砾石冻 结强胶结 未见分凝冰砾石上略有薄冰膜 且含大孔隙 GW Nbn 棕色级配良好砂砾石冻 结强胶结 未见分凝冰 ML Vs 黑色层状砂质粉土冻 结 水平层状冰透镜体平均 10cm 长 发丝至 6mm 厚间距
9、1218mm可见 过剩冰约占总体积的 20冰透镜体硬 清洁无色 ICE 冰 硬略浊无色含少量粉砂包裹 体 黑棕色泥炭 冻结 强胶结 饱和度高 约 5可见冰 MH Vr 浅棕色粉土冻结 网格状不规则定向冰透镜体 厚 6 18mm间距 7.510cm可见冰约占总 体积的 10冰软多孔呈灰白色 基岩层状由页岩 顶部风化 0.0 0.15 0.55 0.13 1.65 2.35 2.77 3.20 4.36 4.88 勘探底部 至 4.88m 的裂隙中有 1.5mm 厚的冰 透镜体以下未冻 注为地面标高 293.6m 3.1.3 冻土中的易溶盐含量和泥炭化程度的限界值超过本规范表3.1.3-1和表3.
10、1.3-2中的数值时将会强烈的影响冻土的强度特性这是因为由于地基土中的易溶盐类被水溶解成不同浓度时则可降低土的起始冻结温度其未冻水量比一般冻土大得多因此使盐渍化冻土的强度明显降低例如当盐渍度为 0.5%时单独基础与桩尖的承载力降低 1/51/3基础侧向表面的冻结强度降低 1/41/3同样泥炭化冻土的强度指标在冻土工程地质勘察时亦应慎重的按规定取值或专门进行原位测试确定 3.1.4 坚硬冻土在荷载作用下表现出脆性破坏和不可压缩性这时坚硬冻土的温度界限对分散度不高的粘性土为-1.5对分散度很高的粘性土为-5-7但是对于塑性冻土来说其负温值高于坚硬冻土在外荷作用下具有很高的压缩性因此无论是压缩系数
11、mv0.001MPa-1并为冰和水完全饱和的高压缩性冻土或者是饱和度小于 0.8 的高温低压缩性冻土(mv0.010.001MPa-1)都可以使地基基础产生明第 7 页共 7 页 冻土工程地质勘察规范 资料编号 GB 50324-2001 显沉降所以在冻土工程地质勘察时应按本规范附录 F 的规定进行冻土融化压缩性试验如无条件取得试验资料时可按本规范附录 K 的 K.0.3 条有关规定处理 3.2 土的冻胀和多年冻土融沉性分级土的冻胀和多年冻土融沉性分级 3.2.1 关于土的冻胀性分级问题我国多年来进行了大量实测和理论研究工作有关工程部门根据冻胀对工程安全的危害程度早在 1973 年就提出了土
12、的冻胀性分级(中铁西北科学研究院铁道第一勘测设计院和中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室共同编写的青藏高原多年冻土地区铁路勘测设计细则)1982 年吴紫汪研究员提出了综合冻土工程分类被铁路建筑规范采用1989年建筑地基基础设计规范GBJ17-89 在 1974 年地基基础设计规范TJ774 的基础上按冻胀率提出了四个地基土冻胀性等级1991 年水利水电行业标准渠系工程抗冻设计规范SL2391按在具体工程条件下可能产生的冻胀量为指标提出了五个地基土冻胀性等级冻土地区建筑地基基础设计规范JGJ11898 在建筑地基基础设计规范 GBJ1789 的基础上与 公路桥涵地基与基础设计
13、规范 TJ02485 相一致并以冻胀率为指标将地基土冻胀性分为五个等级因此本规范经分析研究采用冻土地区建筑地基基础设计规范JGJ11898 中的地基土冻胀性分级 为了使地基土冻胀性分级更为合理本规范编制组进行了粘性土地基冻胀性判别的可靠性专题研究研究表明:地基土冻胀除与气温条件有关外主要与土的类别冻前含水率和地下水位有关当粉粘土颗粒增多时土的冻胀性显著增大如土中含水率超过起始冻胀含水率时在没有地下水补给的情况下土层仍有水份迁移现象存在含水率发生重分布并产生冻胀 影响地基土冻胀的地下水主要深度是各类土毛细水高度有关的临界深度粘土粉质粘土为 1.22.0m粉土为 1.01.5m砂土为 0.50m当
14、地下水位低于临界深度时可不考虑地下水对冻胀的影响仅考虑土中含水率的影响属封闭系统情况当地下水位高于临界深度时可按开敞系统考虑即考虑土中含水率和地下水补给的影响如多年冻土活动层粘性土冻胀问题可按封闭系统处理即在没有地下水补给的条件下土中含水率和冻胀率间的关系为: )(8 . 0)(209. 1ppd= (1) 式中 冻胀率(%) 第 8 页共 8 页 冻土工程地质勘察规范 资料编号 GB 50324-2001 d土的干密度取 1.5g/cm3 水的密度取 1.0g/cm3 p分别为含水率和塑限含水率(%) 但是当季节冻土的冻胀性问题按开敞系统考虑时即在有地下水补给情况下冻胀性将会提高如表 3.
15、2.1 中当大于p+15 时为特强冻胀3.2.2 关于多年冻土的融沉性分级问题 我国的生产教学和科研部门作了大量工作取得了可喜成果如 1984 年前将多年冻土的融沉性主要以土的类别总含水率和融化后的潮湿程度为依据划分为:不融沉弱融沉融沉强融沉四级(工程地质试验手册中国铁道出版社 1984)但是随着生产发展和科学研究工作的深入已经证明多年冻土的融沉性应以融沉系数为指标进行分级是正确的因为这在一定程度上反映了冻土的构造和力学特性(见表 2)并与设计原则有密切联系为此本规范采用了冻土地区建筑地基基础设计规范JGJ11898 中多年冻土的融沉性分级(见本规范表 3.2.1)这也是本规范与国标岩土工程勘
16、察规范GB5002194附录九多年冻土融沉性分级未能取得一致的原因 冻土的融沉性与冻土强度及构造的对应关系冻土的融沉性与冻土强度及构造的对应关系 表表 2 级别 名称 不融沉 弱融沉 融沉 强融沉 融陷 融沉 评价 融沉系数0 1 103 3010 10025 025 名称 少冰冻土 多富冰冻土 饱冰冻土 含土冰层 强度 评价 相对强度值 1.0 1.0 0.80.4 0.4 冷生构造 整体构造 微层微网 状构造 层状构造 斑状构造 基底状构造 界限含水量 (粘性土) () p pp+4 p+4p+ 15 p+15+35 p+3工业与民用建筑铁路公路和水利等工程对冻土地基的融沉性适应程度是不相
17、同的一般对第 I级融沉(1010 年)融化深度的平均值为融深的标准值 在没有实测资料时按mZ0=0.195mT+0.882(m)计算该公式适用于高海拔的青藏高原地区mZ0=0.134mT+0.882(m)该公式适用于高纬度的东北地区由于高海拔多年冻土地区(青藏高原)与高纬度多年冻土地区(东北地区)的气候特点不同例如两个地区的年平均气温相同则高纬度地区的融化深度与融化指数的关系就有显著的区别所以提出两个公式分别计算高原和东北地区 融化深度与冻结深度都属于热的传导问题因此凡是影响冻结深度的因素同样也影响着融化深度除了气温的影响之外尚有土质类别(岩性)不同的影响土中含水程度的影响以及坡度的影响等如前
18、所述当其他条件相同时粗颗粒砂土的融化深度比粘性土的大因粗颗粒土的导热系数比细颗粒土的大土的含水量越大消耗于相变的热量就越多虽然导热系数随含水量的增加而增大但比相变耗热的增大缓慢得多因此含水越多的土层融化深度相对越小 坡向和坡度对土层的季节融化深度的影响也是很大的在其他条件相同的情况下地表接受的日照辐射总量也不同所以向阳坡坡度越大融化的深度越深(见表 3) 坡向对融深的影响系数坡向对融深的影响系数m to 表表 3 数据来源 坡向 融深(cm) m to 北坡 68.0 0.88 77.5 1.00 苏联普遍冻土学 伊尔库特贝加尔地区 南坡 87.0 1.12 阴坡 100.0 0.80 125
19、.0 1.00 公路工程地质2.2 杨润田林凤桐资料 大兴安岭地区 阳坡 150.0 1.20 阴坡 0.90 规范推荐值 阳坡 1.10 第 52 页共 52 页 冻土工程地质勘察规范 资料编号 GB 50324-2001 根据中铁西北科学研究院铁道第一勘测设计院中国科学院寒区旱区环境与工程研究所等单位编制的青藏高原多年冻土地区铁路勘测设计细则和铁道第三勘测设计院编制的东北多年冻土地区铁路勘测设计细则对土质类别与融深的影响系数经整理分析本规范提出了关于该系数的推荐值土的类别对融深的影响系数见表 4 土的类别土的类别(岩性岩性)对融深的影响系数对融深的影响系数m s 表表 4 青藏铁路勘测
20、设计细则 粘性土 粉土细粉砂 中粗砾砂 大块碎石 影响系数m s 1.00 1.12 1.20 1.45 东北铁路勘测 设计细则 粉土 砂砾 卵石 碎石 影响系数m s 1.00 1.00 2.03 1.44 本规范推荐值 粘性土 粉土细粉砂 中粗砾砂 大块碎石 m s 1.00 1.20 1.30 1.40 D.0.2 土的季节冻结深度影响冻深的因素很多最主要的是气温除此之外尚有季节冻结层附近的地质(岩性)条件水分状况以及地貌特征等等在上述诸因素中除山区外只有气温属地理性指标其他一些因素在平面分布上都是彼此独立的带有随机性各自的变化无规律和系统有些地方的变化还是相当大它们属局部性指标局部性指
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