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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《10)
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表1?0 坡向》对融深的影响系数ψ!mto
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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
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表11 】 土的类别(岩性】)对融深的影响系数!ψms
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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
! 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10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】9,。74版?和19?83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—
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《 :。 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1!2)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
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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1】2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%~3《0%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20万~5】。0万人?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~10km范!围内的近郊》区0.95;大于】1,00万人《。口,的市区可扩大考虑】1,。0km~2》0k:m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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