公路监理工程师《道路与桥梁》考点：多年冻土
多年冻土，是指持续多年冻结的土石层。可分为上下两层:上层每年夏季融化，冬季冻结，称活动层，又称冰融层;下层常年处在冻结状态，称永冻层或多年冻层。
1、什么是多年冻土?
温度小于和等于0℃，且含有冰的土(石)，称为冻土。在天然条件下，地面以下的冻土保持三年或三年以上者，称多年冻土。
2、多年冻土的分类
1)按其状态分为：
①坚硬冻土，土粒被冰牢固胶结，在荷载作用下，具有一定的脆性和不可压缩性。砂土和粘土的温度低于一定数值时，便成坚硬冻土。
②塑性冻土，土粒被冰胶结，含有一定的未冻水，在荷载作用下可以压缩，其温度比坚硬冻土高。
③松散冻土，土中含水量很少，没有被冰胶结的砂土和大快碎石土均属此类。当冻土融化时，其力学性质基本上不会发生变化，也不会出现沉陷。
2)按其总含水量和融沉等级分为：
①少冰冻土，总含水量小于10%~14%，融沉等级为“不融沉”。
②多冰冻土，总含水量10%~21%，融沉等级为“弱融沉”。
③富冰冻土，总含水量16%~28%，融层等级为“融层”。
④饱冰冻土，总含水量25%~45%，融沉等级为“强融层”。
⑤含土冰层，总含水量大于45%，融层等级为“强融陷”。
3、多年冻土地区的两种公路病害
1)冻胀：在有冻胀性土的路段，当有水分供给时，在冬季负气温作用下，水分连续向上聚流，在路基上部形成冰夹层、冰透镜体，导致路面不均匀隆起，使柔性路面开裂，刚性路面错逢或折断的现象称冻胀。
冻胀性分类：通常是在土质分类的基础上，按土的冻胀性强弱划分为三类或四类，分别为：轻冻胀、冻胀、重冻胀、特重冻胀。
2)翻浆：在有冻胀性土的路段，当冬季负气温时，水分连续向上聚流、冻结成冰，导致春融期间，土基含水过多，强度急剧降低，在行车作用下路面发生弹簧、裂缝、鼓包、冒泥等现象称翻浆。
翻浆分类，根据导致翻浆的水分来源分为五类，分别为地下水类、地面水类、土体水类、气态水类、混合水类。根据翻浆高峰时期路面变形破坏程度，将翻浆路段分为三级，分别为轻型、中型、重型。
4、影响冻胀与翻浆的因素
公路冻胀与翻浆是多种因素综合作用的结果。土质、水、温度与路面是影响冻胀的四个主要因素，翻浆除这四个因素影响外，还受行车荷载因素的影响。在上述诸因素中，土质、温度和水是形成冻胀和翻浆的三个基本条件。
1)土质
粉性土具有最强的冻胀性，最容易形成翻浆。这种土的毛细水上升较高祈且快，在负温度作用下水分易于迁移，如水源供给充足可形成特别严重的冻胀，在春融时承载能力急剧下降易于形成翻浆。粘性土的毛细水上升虽高，但速度慢，只在水源供给充足且冻结速度缓慢的情况下，才能形成比较严重的冻胀和翻浆。粉性土和粘性土含有较多的腐植质和易溶盐时，则更易形成冻胀和翻浆。粗粒土在一般情况下不易引起冻胀和翻浆，因其毛细水上升高度小、聚冰少，且在饱水情况下也能保持一定的强度;但当粗粒土中粉粘粒含量超过一定量以后，冻胀性明显增加，也能形成冻胀和翻浆。
2)水
冻胀与翻浆的过程，实质上就是水在路基中迁移，相变的过程。路基附近的地表积水及浅的地下水，能提供充足的水源，是形成冻胀和翻浆的重要条件。秋雨及灌溉会使路基的含水量增加，使地下水位升高，从而促成冻胀与翻浆的形成。
3)温度
没有一定的冻结深度或冰冻指数(冬季各月每日负气温的总和)是难以形成冻胀和翻浆的，没有更大的冻结深度或冰冻指数是难以形成严重冻胀和翻浆的。而在同样冻结深度或冰冻指数的条件下，冻结速度和负温作用的特点对冻胀和翻浆的形成有很大影响。例如，在初冬时气温较高或冷暖交替变化，温度在0℃~3℃~-5℃之间停留时间较长，冻结线长时间停留在土基上部，就会使大量水分聚流到距地面很近的地方，形成严重的冻胀和翻浆。反之，冬季一开始就很冷，冻结线下降很快，水分来不及向上迁移，土基上部聚冰少，那么冻胀和翻浆就较轻或不出现。另外，春融期间的气温变化及化冻速度对翻浆也有影响。如春季开始化冻时，天气聚暖，土基急剧融化，则会加重翻浆。如春融期间冷暖交替并伴有雨、雪，也会使翻浆加重。
4)路面
冻胀与翻浆都是通过路面变形破坏而表现出来的。因此，冻胀与翻浆和路面是密切相关的。路面类型对冻胀与翻浆有影响。如在比较潮湿的土基上铺筑沥青路面后，由于沥青路面透气性较差，路基中的水分不能通畅地从表面蒸发，可能导致聚冰增加，冻胀量增大，以致出现翻浆。路面厚度对冻胀与翻浆也有影响，路面厚度大时可减轻冻胀，可减轻或避免翻浆。
5)行车荷载
公路翻浆是通过行车荷载的作用最后形成和暴露出来的。虽然路基有聚水、有冻胀，春融时含水过多，但无行车荷载作用，是不可能产生翻浆的。当其它条件相同时，在翻浆季节，交通量愈大，车辆愈重，则翻浆也会愈多、愈严重。
5、防治冻胀与翻浆的工程措施
1)做好路基排水
路基范围内的地面水、地下水都应通过顺畅的途径迅速引离路基，以防水分停滞浸湿路基。为此，应重视排水沟渠的设计，注意沟渠排水纵坡和出水口的设计，在一个路段内重视排水系统的设计，使排水沟渠与桥涵组成一个完整的通畅的排水系统。
为降低路基附近的地下水位，可采用截水渗沟。
2)提高路基填土高度
提高路基填土高度是一种简便易行、效果显著且比较经济的常用措施。同时也是保证路基、路面强度和稳定性，减薄路面，降低造价的重要途径。
提高路基填土高度，增大了路基边缘至地下水或地面水位间的距离，从而减小了冻结过程中水向路基上部迁移的数量，使冻胀减弱，使翻浆的程度和可能性变小。
路线通过农田地区，为了少占农田，应与路面设计综合考虑，以确定合理的填土高度。在潮湿的重冻区内粉性土地段，不能单靠提高路基填土高度来保证路基路面的稳定性。要和其他措施，如砂垫层、石灰土基层等配合使用。
3)设置隔离层
隔离层设在路基中一定深度处，其目的在于防止水分进入路基上部，从而保持土基干燥，起防治冻胀与翻浆的作用。
4)换土
采用水稳定好，冰冻稳定性好，强度高的粗颗粒土换填路基上部，可以提高土基的强度和稳定性。
5)注意路槽排水
在冻胀与翻浆严重地段，应注意做好路槽排水，通常采用砂垫层和横向盲沟等措施。
6)加强路面结构
在冻胀和翻浆地段，常使用整体性好的石灰土、煤渣石灰土、水泥稳定砂砾等半刚性结构层，以加强路面结构。
7)加设防冻层
在中、重季节冻结区和多年冻土区的高级、次高级路面，在有可能冻胀的路段，为防止不均匀冻结，路面总厚度不应小于表3.2.5的规定。