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第1章 冻土1

1.1 冻土支撑系统1

1.1.1 冻结土墙1

1.1.2 设计时应考虑的问题2

1.2 季节冻土和多年冻土3

1.2.1 寒区3

1.2.2 地表以下温度5

1.2.3 活动层6

1.2.4 多年冻土7

1.3 多年冻土区的地形特点9

1.3.1 地下冰特征9

1.3.2 成型土12

1.4 工程考虑因素13

1.4.1 冻结过程13

1.4.2 冻土的融化14

1.4.3 冻融作用15

1.4.4 冻土的有利方面15

1.4.5 冰作为一种建筑材料16

讨论18

第2章 物理和热学属性19

2.1 冻土的组成和结构19

2.1.1 土的类型19

2.1.2 各相之间的关系20

2.1.3 冰相23

2.1.4 土颗粒大小及其粒径分布24

2.1.5 黏性土的稠度26

2.2 土的分类27

2.2.1 标准土分类系统（USCS）27

2.2.2 冻土分类30

2.3 冰-水相之间的关系33

2.3.1 冻土中的未冻结水33

2.3.2 盐分对冻结的影响35

2.4 土中冻融作用36

2.4.1 冻融作用过程37

2.4.2 土的冻融敏感性38

2.4.3 冻胀力44

2.4.4 冻融作用对于渗透性的影响45

2.5 热学属性46

2.5.1 热传导性46

2.5.2 热容52

2.5.3 热扩散性53

2.5.4 熔化潜热54

2.5.5 热膨胀（或收缩）54

讨论56

第3章 土中热流58

3.1 地表的热传输58

3.1.1 气候因素58

3.1.2 冻结（或融化）指数60

3.1.3 表面n-因子62

3.2 季节性冻结（或融化）63

3.2.1 修正Berggren方程64

3.2.2 Stefan解67

3.3 冻融保护和隔热70

3.3.1 临界等温线70

3.3.2 隔热属性及应用71

3.4 冷却区（或加热区）下的温度76

3.4.1 稳态热流76

3.4.2 瞬态温度83

3.4.3 周期性热流83

3.5 热学分析：冻土支撑体系86

3.5.1 单个冻结管87

3.5.2 墙的形成90

3.5.3 多排冻结管92

讨论92

第4章 冻结地基的融化特性96

4.1 融化沉降96

4.2 正融土的固结100

4.2.1 融化固结100

4.2.2 正融土中的残余应力103

4.3 多层土系统中的融化固结107

4.3.1 两层土问题107

4.3.2 不连续冰层之上的可压缩土109

讨论113

第5章 冻土的力学属性115

5.1 应力-应变-时间和强度特性115

5.1.1 静压力对冻土特性的影响115

5.1.2 剪应力对于冻土特性的影响116

5.2 影响蠕变和强度的因素117

5.2.1 常应力条件下的冻土蠕变117

5.2.2 常应变率下的应力—应变特性119

5.2.3 含冰量对于强度的影响120

5.2.4 正压力对于强度的影响121

5.2.5 应变率对于强度的影响122

5.2.6 温度对强度的影响123

5.2.7 低温的冻土特性124

5.3 蠕变和强度数据的分析描述126

5.3.1 一般蠕变方程126

5.3.2 冻土的强度131

5.3.3 Vyalov的蠕变和强度方程比较133

5.3.4 正应力对蠕变和强度的影响134

5.3.5 盐分对于冻土蠕变和强度的影响137

5.4 单轴拉伸下的冻土特性139

5.5 冻土的可塑性140

5.6 冻土的可压缩性142

5.7 冻结地基对于气候改变的敏感性142

5.7.1 冻土强度对温度改变的敏感性143

5.8 冻土蠕变及强度：试验数据的总结145

讨论148

第6章 冻土路基施工150

6.1 设计中应考虑的问题150

6.1.1 地基冻结法的应用150

6.1.2 土体条件152

6.1.3 地下水流动153

6.1.4 地下水质量153

6.1.5 土体位移154

6.2 冻结方法及系统安装156

6.2.1 主要设备和辅助泵循环冷却液156

6.2.2 消耗性冷却液157

6.2.3 冷却系统安装158

6.3 冻结土墙的结构设计160

6.3.1 曲线墙161

6.3.2 直线墙及其相关组合167

6.3.3 隧道168

6.3.4 有限单元方法169

6.4 监控要求170

6.4.1 冷冻口的偏移量170

6.4.2 温度171

6.4.3 冻融边界位置和墙的厚度174

6.5 其他施工考虑174

6.5.1 暴露冻土的保护174

6.5.2 依靠冻结土的混凝土浇筑175

讨论176

第7章 冻土中的基础177

7.1 一般考虑177

7.1.1 季节性冻土中的基础177

7.1.2 多年冻土中的基础179

7.2 浅基础182

7.2.1 地基选择的方法182

7.2.2 浅基础设计185

7.2.3 承载能力186

7.2.4 沉降需考虑的问题189

7.3 桩基础195

7.3.1 桩的类型195

7.3.2 桩的设置196

7.3.3 桩的回冻198

7.3.4 轴向承载桩201

7.3.5 横向受荷桩214

7.3.6 锚固冻土215

7.4 基础上的冻胀力217

7.4.1 垂直表面上的切向力218

7.4.2 桩的隆起取决于冻结作用218

7.4.3 冻胀设计224

7.5 运用地基隔热层进行基础的冻融保护224

7.5.1 Slab-on-grade基础225

7.5.2 有通风结构或地下室的基础227

7.5.3 不加热建筑物的冻融保护228

7.5.4 设计冻结指数233

7.5.5 开放型基础234

7.5.6 挡土墙和桥梁基础235

7.5.7 挡土墙上的水平冰冻力236

讨论237

第8章 寒区土体的稳定性239

8.1 多年冻土中滑坡：分类239

8.2 正融多年冻土斜坡240

8.2.1 低角度平面流动240

8.2.2 滑动243

8.3 冻结土斜坡243

8.4 冻结斜坡的蠕变监测245

8.4.1 倾斜仪的安装245

8.4.2 典型结果245

8.4.3 净下移量246

8.5 斜坡稳固方法248

8.5.1 建筑和设计技术248

8.5.2 平面滑动的稳定性248

8.5.3 切坡的稳定性249

讨论252

第9章 寒区的土方工程253

9.1 现场需要考虑的问题253

9.1.1 排水253

9.1.2 热量以及冻融作用因素255

9.1.3 地下条件256

9.1.4 材料来源256

9.2 挖掘和搬运258

9.2.1 机械开挖258

9.2.2 钻孔和爆破263

9.2.3 冻土的融化264

9.2.4 水力挖掘268

9.3 现场设置268

9.3.1 压密作用268

9.3.2 在水中置放270

9.4 多年冻土上的挡水堤271

9.4.1 未冻结堤坝271

9.4.2 冻结堤坝272

9.4.3 保持冻结状态273

9.4.4 热和稳定性考虑273

9.5 堤坝的性能274

9.5.1 冻胀274

9.5.2 沉降275

9.5.3 稳定性276

9.5.4 人工岛276

第10章 现场勘查278

10.1 冻土取样278

10.1.1 取样方法279

10.1.2 样品保护280

10.2 地温观测281

10.2.1 温度传感器和量测设备281

10.3 冻土的现场试验282

10.3.1 现场测试方法282

10.3.2 压力计试验283

10.3.3 深部静力触探试验293

10.3.4 其他现场测试295

10.4 地球物理学方法296

10.4.1 冻土中的地震波速度297

10.4.2 冻土的电属性298

10.4.3 地球物理技术在冻土中的应用298

10.4.4 高频电流方法302

10.4.5 多年冻土中钻孔探测304

第11章 路面结构307

11.1 季节冻融区307

11.1.1 力学模型307

11.1.2 限制路基冻融深度法308

11.1.3 降低地基强度法310

11.1.4 AASHTO准则法311

11.1.5 基底层构成313

11.1.6 路基施工准备314

11.2 多年冻土区316

11.2.1 融化保护316

11.2.2 降低地基强度法317

11.2.3 不敷路面道路317

11.3 公路保温材料318

11.3.1 设计要求318

11.3.2 施工方法319

11.3.3 差异冻结现象321

11.3.4 地下管道321

11.4 限制荷载323

11.4.1 路面部分323

11.4.2 何时施加324

11.4.3 限制荷载的数量326

11.4.4 限制荷载的持续时间327

11.5 特殊问题327

11.5.1 纵向裂缝327

11.5.2 沥青混凝土路面的热学裂缝328

11.5.3 薄膜囊盛土层330

11.5.4 富冰的永久冻土332

讨论333

附录334

附录A 注释334

附录B SI单位343

附录C 冻土试验室和现场测试348

C.1 试验前土样的采取、存储与制样348

C.2 单轴压缩试验350

C.3 单轴拉伸试验352

C.4 土孔隙水含盐度354

C.5 热虹吸管355

C.6 多年冻土中的桩载荷试验359

C.7 冻土的水力传导率363

参考文献366