H.0.1～H.0.8  冻土地基静载荷试验内容与要求：

    (1)冻土是由固相(矿物颗粒、冰)、液相(未冻水)、气相(水气、空气)等介质所组成的多相体系。矿物颗粒间通过冰胶结在一起，从而产生较大的强度。由于冰和未冻水的存在，它在受荷下的变形具强烈流变特性。图4(a)为单轴应力状态和恒温条件下冻土典型蠕变曲线，图4(b)表示相应的蠕变速率-时间的关系。图中OA是瞬间应变，以后可以看到三个时间阶段，第Ⅰ阶段AB为不稳定的蠕变阶段，应变速率是逐渐减小的；第Ⅱ阶段BC为应变速率不变的稳定蠕变流，BC段持续时间的长短，与应力大小有关；第Ⅲ阶段为应变速率增加的渐进流，最后地基丧失稳定性。因此可以认为C点的出现是地基进入极限应力状态。这样，不同的荷载延续时间，对应于不同的抗剪强度。相应于冻土稳定流为无限长延续的长期强度，认为是土的标准强度，因为稳定蠕变阶段中，冻土是处于没有破坏而连续性的黏塑流动之中，只要转变到渐进流的时间超过建筑物的设计寿命以及总沉降量不超过建筑物地基容许值，则所确定的地基强度是可以接受的。

    (2)冻土抗剪强度不仅取决于影响融化土抗剪强度的有关因素(如土的组成、含水率、结构等)还与冻土温度及外荷作用时间有关，其中负温度的影响是十分显著的。根据青藏高原风火山地区资料，在其他条件相同的情况下，冻土温度—1.5℃时的长期黏聚力C1＝82kPa，而—2.3℃时C1＝134kPa，相应的冻土极限荷载Pu为420kPa和690kPa。可见，在整个试验期间，保持冻土地基天然状态温度的重要性，并应在量测沉降同时，测读冻土地基在1b～1.5b深度范围内的温度(b为基础宽度)。

图4  冻土蠕变曲线示意图

    (3)根据软土地区荷载试验资料，承压板宽度从50cm变化到300cm，所得到的比例极限相同，P0.02变化范围在100kPa～140kPa，说明土内摩擦角较小时，承压面积对地基承载力影响不大，冻土与软土一样，一般内摩擦角较小或接近零度。因而实用上也可忽略承压板面积大小对承载力的影响；另外冻土地基强度较高，增加承压板面积，使试验工作量增加。因此，本要点规定一般承压板面积为0.25m2。

    (4)冻土地基荷载下稳定条件可以从两方面考虑。其一是根据冻土第Ⅰ蠕变阶段应变速率减小的变形特性，要点规定当后4h应变速率小于前4h的应变速率时认为在该级荷载下变形已经稳定，可以加下一荷载。规定4h的应变速率是兼顾了试验精度和缩短试验周期。其二是根据地基每昼夜累计变形值。

        1)中国科学院寒区旱区环境与工程研究所吴紫汪等的研究，认为单轴应力下冻土应力-应变方程可写成：

    式中：d——土质受荷条件系数，砂土d＝10-3，黏性土d＝(1.8～2.5)×D；

          T——冻土温度(℃)；

          γ——试验系数，γ≈2；

          t——荷载作用时间(min)；

          β——试验常数，β＝0.3；

          σ——应力(kPa)；

          α——非线性系数，一般α＝1.5。

    半无限体三向应力作用时地基的应变ε′按弹性理论有：

    式中：μ——冻土泊松比，取μ＝0.25；

          w——刚性承压板沉降系数，方形，圆形w＝π／4。

    近似地取1.5倍承压板宽度b作为载荷试验影响深度h，则承压板沉降值s为：

    式中：0.8982为考虑半无限体应力扩散后1.5b范围内的平均应力系数，应力σ取预估极限荷载Pu的1／8。

    按式(3)、式(4)计算加载24h后的沉降值见表14。

        2)美国陆军部冷区研究与工程实验室提供的计算第Ⅰ蠕变阶段冻土地基蠕变变形经验公式为：

    式中：ε0——瞬时应变，预估时可不计；

          θ——温度低于水的冰点的度数(°F)；

          σ——土体应力，取预估极限荷载Pu的1／8；

          λ、m、K、w——取决于土性质常数，对表15中几种土查出λ、m、K和w的典型值；

          T——时间(h)；

    求得应变ε值后，仍用式(5)计算加载24h后冻土地基沉降s值计算结果见表14。

表14  荷载试验加载24h沉降值s(mm)

    分析上述两种预估冻土地基加载24h后的沉降值，对砂土取0.5mm，对黏性土取1.0mm是能保证地基处于第Ⅰ蠕变阶段工作。

表15  对应于式(5)土性质常数典型值

    资料来源：美国陆军部冷区研究与工程实验室研究报告(252)[R].1974