季凍區(qū)凍脹作用對(duì)基坑穩(wěn)定性影響分析季凍區(qū)凍脹作用對(duì)基坑穩(wěn)定性影響分析

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，土木工程建設(shè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大。而季凍區(qū)的土壤特性使工程建設(shè)面臨著重重的困難和挑戰(zhàn)。在季凍區(qū)進(jìn)行基坑開挖時(shí)，土壤凍脹作用對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響是不可忽視的。本文通過對(duì)季凍區(qū)地區(qū)的不同開挖深度和基底環(huán)境進(jìn)行探究，選取不同季節(jié)和不同地貌特征，對(duì)季凍區(qū)凍脹作用對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響進(jìn)行分析。結(jié)果表明，季凍區(qū)的基坑穩(wěn)定性主要受到土壤的凍結(jié)融化循環(huán)作用、土壤質(zhì)量及基坑周圍環(huán)境的影響等多方面因素的綜合影響。本文研究結(jié)果旨在為季凍區(qū)土木工程建設(shè)提供參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：季凍區(qū)；凍脹作用；基坑穩(wěn)定性；土壤凍結(jié)融化循環(huán)作用；環(huán)境因素。

一、引言

季凍區(qū)是指1年內(nèi)土壤的凍融作用周期達(dá)到160天以上的地區(qū)，其中包括我國(guó)的東北、內(nèi)蒙古、青藏高原等地。季凍區(qū)的土壤特性經(jīng)常給土木工程建設(shè)帶來困難，如土壤堅(jiān)硬，難于鉆孔、開挖；土壤中含水量較高，增強(qiáng)了土體的可變變形性；土壤易于凍結(jié)膨脹，影響建筑物及其他土木結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。由于季凍區(qū)地區(qū)土壤凍融循環(huán)作用具有明顯的規(guī)律和周期性，且導(dǎo)致的問題種類多、問題的解決難度較大，因此，本文旨在通過探究季凍區(qū)凍脹作用對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響，總結(jié)分析季凍區(qū)土木工程建設(shè)中存在的問題，并提出相應(yīng)的對(duì)策。

二、基坑穩(wěn)定性分析

2.1土壤凍融循環(huán)作用

土壤在凍融循環(huán)過程中會(huì)發(fā)生不同程度的變形和破壞，從而對(duì)基坑穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。在寒冷季節(jié)，土壤中的水分滲入孔隙，達(dá)到凍結(jié)點(diǎn)后形成冰層，此時(shí)土體體積膨脹，土壤的孔隙度也相應(yīng)減小，土的強(qiáng)度加大。在暖和季節(jié)，冰層會(huì)融化，土壤的孔隙度和強(qiáng)度會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，但土表面已經(jīng)遭受損壞，變形和裂縫現(xiàn)象也達(dá)到最大點(diǎn)。對(duì)于深部基坑開挖，其凍融循環(huán)現(xiàn)象將更加明顯，對(duì)基坑的穩(wěn)定性將形成更大威脅。

2.2基坑周圍環(huán)境因素

土壤的力學(xué)性質(zhì)和基坑周圍環(huán)境因素是影響基坑穩(wěn)定性的重要因素。在基坑周圍，容易形成“桶形”效應(yīng)，即四周土體的支撐力逐漸消失，這種短期變化也會(huì)對(duì)基坑穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響。此外，在斷層、土壤性質(zhì)變化、基坑形狀等方面也會(huì)對(duì)建筑物穩(wěn)定造成影響。

三、案例分析

3.1開挖深度對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響

以內(nèi)蒙古某區(qū)域?yàn)槔?，?duì)其基坑開挖深度為10m和15m的兩個(gè)典型基址進(jìn)行分析。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，基坑開挖至10m時(shí)，基坑的穩(wěn)定性基本能得到保證，而在基坑開挖至15m時(shí)，基坑穩(wěn)定性問題會(huì)進(jìn)一步凸顯，需要采取相應(yīng)的加強(qiáng)支護(hù)措施。

3.2影響基坑穩(wěn)定性的環(huán)境因素

應(yīng)用三維有限元方法進(jìn)行模擬，以某寒區(qū)公路隧道基坑開挖為例，探究場(chǎng)地巖土性質(zhì)、地形地貌、支護(hù)方式等環(huán)境因素對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，砂、粉土質(zhì)地的場(chǎng)地巖土和陡峭斜坡是導(dǎo)致基坑變形和破壞的重要因素。此外，采用拱前支撐方式效果最好，可減少土體變形較大的區(qū)域，提高基坑的穩(wěn)定性。

四、對(duì)策措施

4.1加強(qiáng)支護(hù)措施

對(duì)于基坑穩(wěn)定性問題，應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)措施，采用加固樁、鋼筋網(wǎng)、混凝土支撐等方法強(qiáng)化基坑支撐能力。

4.2優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

在基坑方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合地形地貌及土壤特性，采用適當(dāng)?shù)闹畏绞?，減少施工對(duì)周圍土體的影響，將變形和破壞降到最低。

4.3加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與評(píng)估

在建設(shè)過程中，應(yīng)加強(qiáng)基坑變化的監(jiān)測(cè)和評(píng)估，及時(shí)采取措施預(yù)防事故發(fā)生，確保土木工程建設(shè)的順利進(jìn)行。

五、結(jié)論

通過對(duì)季凍區(qū)凍脹作用對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)季凍區(qū)基坑穩(wěn)定性與土壤凍結(jié)融化循環(huán)作用、土壤質(zhì)量及基坑周圍環(huán)境等多方面因素相互作用，因而需要結(jié)合地形地貌、土壤特性等，綜合考慮基坑支護(hù)措施以及設(shè)計(jì)方案，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與評(píng)估才能確保土木工程建設(shè)的安全和穩(wěn)定最近十年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，季凍區(qū)土木工程建設(shè)也呈現(xiàn)出日益增多的趨勢(shì)。因此，研究季凍區(qū)基坑穩(wěn)定性的問題變得尤為重要。通過本文的研究，我們可以得出以下結(jié)論：

首先，季凍區(qū)基坑的穩(wěn)定性受到多方面因素的影響，主要包括場(chǎng)地巖土性質(zhì)、地形地貌、支護(hù)方式等。其中，砂、粉土質(zhì)地的場(chǎng)地巖土和陡峭斜坡是導(dǎo)致基坑變形和破壞的重要因素。

其次，加強(qiáng)支護(hù)措施是提高季凍區(qū)基坑穩(wěn)定性的有效措施之一。同時(shí)，在設(shè)計(jì)基坑方案時(shí)，應(yīng)結(jié)合地形地貌及土壤特性，采用適當(dāng)?shù)闹畏绞?，減少施工對(duì)周圍土體的影響，將變形和破壞降到最低。

最后，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與評(píng)估是確保季凍區(qū)土木工程建設(shè)的安全和穩(wěn)定的必要手段。在建設(shè)過程中，應(yīng)加強(qiáng)基坑變化的監(jiān)測(cè)和評(píng)估，及時(shí)采取措施預(yù)防事故發(fā)生。

綜上所述，季凍區(qū)基坑穩(wěn)定性問題需要綜合考慮多方面因素，加強(qiáng)支護(hù)措施、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案及加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與評(píng)估，才能確保土木工程建設(shè)的順利進(jìn)行，為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化的進(jìn)程提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)此外，隨著氣候變化的不斷加劇，季凍區(qū)地區(qū)的基坑穩(wěn)定性問題也愈發(fā)凸顯。因此，在研究季凍區(qū)基坑穩(wěn)定性問題的同時(shí)，應(yīng)考慮氣候變化對(duì)季凍區(qū)地區(qū)的影響。

首先，氣候變化導(dǎo)致季節(jié)性凍融作用的強(qiáng)度和范圍發(fā)生變化，增加了季凍區(qū)基坑的變形和破壞的風(fēng)險(xiǎn)。其次，氣候變化也導(dǎo)致地下水位變化、凝結(jié)水問題等問題的加劇，進(jìn)一步影響了季凍區(qū)基坑的穩(wěn)定性。

因此，在進(jìn)行季凍區(qū)基坑穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)和施工時(shí)，應(yīng)考慮氣候變化的影響，采取相應(yīng)的防范措施。例如，加強(qiáng)地下水位、凝結(jié)水以及冰期排水等問題的處理，增加基坑支護(hù)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)季節(jié)性凍融作用的預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)。

最后，季凍區(qū)基坑穩(wěn)定性問題的研究也需要加強(qiáng)交流與合作。由于季凍區(qū)地區(qū)的特殊性和復(fù)雜性，需要多學(xué)科、跨領(lǐng)域的合作，共同探索提高季凍區(qū)基坑穩(wěn)定性的有效方法和途徑。同時(shí)，還需要加強(qiáng)與國(guó)際學(xué)術(shù)界的合作與交流，借鑒國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，推動(dòng)季凍區(qū)基坑穩(wěn)定性問題的研究與解決。

總之，季凍區(qū)基坑穩(wěn)定性問題的研究是一個(gè)復(fù)雜而長(zhǎng)期的過程，需要各方的持續(xù)努力和合作。通過加強(qiáng)技術(shù)研究、加強(qiáng)支護(hù)措施和加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與評(píng)估，可以有效地提高季凍區(qū)基坑穩(wěn)定性，促進(jìn)季凍區(qū)土木工程建設(shè)的健康發(fā)展同時(shí)，季凍區(qū)基坑穩(wěn)定性問題也需要政府和企業(yè)的支持和參與。政府需要制定相應(yīng)的規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)，明確季凍區(qū)土木工程建設(shè)中的技術(shù)要求和安全標(biāo)準(zhǔn)；企業(yè)需要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，加強(qiáng)對(duì)季節(jié)性凍融作用和地下水位等問題的預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)，及時(shí)采取有效措施保障工程的穩(wěn)定性和安全性。

此外，還需要加強(qiáng)社會(huì)公眾的科學(xué)知識(shí)宣傳和教育，提高公眾對(duì)季凍區(qū)基坑穩(wěn)定性問題的認(rèn)識(shí)和理解，減少基坑工程建設(shè)中可能出現(xiàn)的安全事故，保障人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

總的來說，季凍區(qū)基坑穩(wěn)定性問題是一個(gè)復(fù)雜而長(zhǎng)期的過程，需要各方共同努力和合作。通過加強(qiáng)技術(shù)研究和實(shí)踐應(yīng)用，加強(qiáng)政策和標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施，加強(qiáng)社會(huì)公眾的知識(shí)宣傳和教育，可以有效地提高季凍區(qū)基坑穩(wěn)定性，促進(jìn)季凍區(qū)土木工程建設(shè)