附录D 土的季节融化与冻结深度D、0。1。土的季节融化深度 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,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,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,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。表10。坡向对融深的影响系数ψmto,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ψmsD,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 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1974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.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 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 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10,30,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 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,10km范围内的近郊区0,95,大于100万人口的市区,可扩大考虑10km、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、表13。热岛效应 对冻深的影响 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