附》录D 土的季节融!化与冻结深》度
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D:.0.1 土的季!节融化?深度
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【像地基土的冻—结深度一样地基土的!融化:深度也需规定一【个统一的标准条件】即在:衔接:的多年?冻土地基中土质【为非融沉《性(:冻,胀性)的黏性—土地表平坦》裸露的空旷场地实测!多,年(>10年—)融化?深度的平均》值为融?深的:标准:值
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: 在没有实】测资:料时按计《算该:公式适用《于高海拔的》青藏高原地》区该公式适》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—
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? 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!等如前所《述当其他条件—相同时粗颗粒砂土】的融化深度比黏性】土的大因粗》颗粒:土的导热系数比细】颗粒土的大土的含水!率越大消耗于相变的!。热量就越《多虽然导《热系数随含水率的】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
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!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,1,0,)
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表10》。 坡向对融深的影!响,系数ψ?m,to
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! : :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11—
—表11? 土?的类:别(岩性)对—融深的影《响系数ψm》s
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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,部性指标用小比【例尺的全国分布图来!表示是不《合适的
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标【准冻深?的,定,义为地下水位与冻】结,。锋面之间的距—离,大于2m的》非冻:。胀,黏性土在地表平【坦、裸露和城市之外!的空旷场地》中多:年实测(不少于1】0,年)最大冻深—的平:均值标准冻深一般不!用于设计中冻深的】影响系?数有土质系》数、:温度系数、》环境系数和地形【系数等?
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土】质对冻深的影—。响是众所周知的因】岩,。性不同其热物理【参数也不同粗颗粒】。土的:导热系数比细颗粒】土的大因此当其他条!件一致时粗颗粒土】比细颗粒土的冻深】大砂类土的冻深【比黏性土的》大我国对这方面问题!的实测数据不多【不系统?苏联1?974版和1983!版房屋及建筑物地基!设计规范中有明确】规定本规范采纳了】他们的数《据
【 土》的含水率和地下【水位对冻深》也有明显的》影响我国东》北地区?做了:不少工作这里将【土中水分与地下【水位都用土》。的冻:胀性表示(见—本规范表3.2.】1)汇总黑龙江【省寒地建《筑科学研究院(【原名低温建筑研究所!)等单位的研究资】料有:关,。水分(湿度)—。对冻:深的影响系数(见】表12?。)因土中《水在相变时要放出大!量的潜热所以含水】率,越多地?下水位?越高(冻结》时向上迁移)参与相!变的:水量就越《多放出的潜热—也就越多《由于冻胀土冻—。。结,的过程也是》放热的过程放热【。在某种程《度上减缓了》冻深的发《展,速度因此冻深相对】。变浅:
—表12 》。水分对冻深》的影:响系数(含水率【、地下水位)ψmw!
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【 注表12中土】壤的含水率与地下】水位深?度都含?在土的冻胀性表中】参,见本规?范表3?.2.?1
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坡向对冻!深也有一定》的影响因《坡向不同接》收日照的时间有长】有短得到的辐射热】有多有少《向阳坡的冻深最浅背!阴坡的冻深最大坡】度的大小也有很大关!系,同,是向阳坡坡度—大者阳光光线的入射!角相对较小单位面】积上的光照强度【变大:接受的辐射热量就多!但是有关这》方面的定《量实测资料很少【现仅:参照苏?联普遍冻土学中【坡向对融化深度的】影响系数
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【城市的?气温高于郊外这种】现象在气象》学中称谓城市—的“热岛效》应”城市里的—辐射受热状》况改变了(》深,色的沥青屋顶及【路面吸收大量阳光】。)高耸的建筑物吸】收更多?的阳光各种建筑材料!的容量和传热量大】于松土据计算—城市接受的太—阳辐射量比郊外【高出1?0%~30%城市建!筑物和路《。面传送?热量的速度比郊外】湿润:的砂质?土壤快3倍工—业设:施排烟、放气—、机动车辆排—放尾:气、人为活动等【都放出很多热—量加之建筑群—。集中风小《对流差等使》周围气温升》。高
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》目前无论国》。际还是国《内对城市气》候的研?究越:来越重视该》项,研,究已列为国家基金】课题对北京、上【海、沈阳等十个城】市进行了重点研究】已取得一批阶段【成,果根据国家气象局】气象科?学研:究院气候研究所和中!国科学?院、国家《。计委北京地理—研究所?气,候室的专家提供【的数据经过整理列于!表13中《“,热,岛效应”是一个【。比较复杂的问—题和城市人口数量】、人口密度》、年平?均气温?、风速、阴雨—。天气等?诸多因素有关—根据观测资》料与专家《意见作?。如下规定20万~】50万人口的城【市(:市区:)只考虑市区—0,.90的影响系【数;50《万~100万人口的!市,区可考虑《5km~《1,0km范《围内的近郊区—0.9?5,。。;,大于100万人【口,的市区可扩大考虑1!0,km~20km范】围内的近《郊区此处所说的【城市:(市区)是》指市民居住集—中的市区不包括郊】区和市属县》、镇:
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表13 “热岛!效应”对冻深—的,影响
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关于冻深!的取值尽量》应用当地的实—测资料要注意个【别,年份挖探一个、两】个数:据,不能算?。实测数据多》年实测资料》(不少于《10:年):的平均值才为实【测数据(个体不能】代,表均值?),
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