水利工程基巖邊坡穩定性中凍融作用的影響

【摘要】隨著經濟發展步伐的加快，我國各項工程施工項目數量也出現明顯增加的情況。在水利工程建設中，由于凍融作用對其基巖邊坡的穩定性產所產生的影響是極為重大的，由此，關于凍融作用在水利工程基巖邊坡穩定性探討也成為了人們更加關注的問題。本文便從凍融作用的內涵出發，并對凍融作用在水利工程施工中的影響作用展開研究，以期為各位讀者提供參考。

【關鍵詞】水利工程；基巖邊坡；穩定性；凍融作用

我國的地理條環境件較為復雜，不同區域所呈現的地質條件、氣候條件也是情況各異的。而在許多水利工程施工區域中，卻容易出現凍融情形，并給施工工程的邊坡穩固帶來巨大影響。據此，本文針對凍融作用在水利工程基層邊坡穩定中的影響內容所做出的分析，也便具有了十分深刻的現實意義。

1、凍融作用的相關概述

凍融作用是在寒冷的氣候條件下，巖層或土壤中的凍冰在晚上凍結又在白天融化的循環性的凍融過程。亦或者是在夏季進行融化，在冬季完成融化，在此期間的整個階段都被稱作“凍融作用”。通常情況下，凍融作用可以表現為三種不同的情形：其一是凍融風化。指的是在巖縫或土層中存在水，在晝升夜降的溫度變化中，縫隙中所存在的水分能夠通過凍結將巖石撐裂，利用這種膨脹所產生的壓力將巖土碎石碎化成更加細小的物質成分。而這種凍融風化的現象也在凍融作用中較為常見。其二是凍融泥流。具體指的是當土層的上部出現解凍時，其融化的水能夠讓松散的土層形成飽和，而此時達到水分飽和的土質也可以在重力的作用下出現斜坡蠕動的情形。其三是凍融擾動。該種表現形式指的是沉積多年的凍土活動層因為受凍，從而在內部形成擠壓變形，進而導致土層結構出現改變的情況。

總的來說，環境溫度的變化能夠使得礦物的內部產生膨脹或收縮，而這種變化會直接造成巖石結構出現損害。這些凍融作用不僅容易造成山體滑坡，同時也給人們的生命財產安全帶來巨大威脅。因而，研究凍融作用對于基巖邊坡的穩定影響，才可以使得凍融循環情況下的巖石避免損失進一步擴展，進而也達到保護邊坡的質量穩定與保障施工人員安全的目的。

2、凍融作用對于水利工程基巖邊坡穩定性所造成的影響

凍融作用能夠對水利工程基層邊坡穩定所帶來的影響，簡要概括起來主要囊括了以下方面的內容。

第一，凍融作用對土層巖石結構的影響。凍融作用對于改變土體土質的機理結構有著顯著效果。首先，從土質內部進行微觀分析，土壤成分本身便是顆粒、礦物或團聚體的重組或破碎。對于不同的土體結構來說，凍融作業所產生的影響效果也是有所區別的。例如，對于黏質粉土與黏土來說，這兩種土壤顆粒構成不同的土質來說，凍融作用所起到的影響程度與影響模式也是迥然不同的。經過大量的實驗表明，凍融作用對于土體結構所造成的改變，可以大致分為兩個方面：其一，凍融作用能夠讓顆粒較大的礦物粒子產生破裂。其二，凍融作用對于孔隙形態的影響還體現在改變微小顆粒上，凍融能夠使得微小顆粒出現團聚現象。綜合來說，凍融作用對于土體的結構所產生的影響與最初的土體狀態有著密不可分的關系，所以土壤顆粒粒徑的分布、初始的含水量、孔隙狀態等，都對凍融效果極為重要。

第二，凍融作用對于土體的物理性質也會造成巨大影響。這其中主要涉及以下方面的內容：首先，土體的基本物理參數會出現改變。有關土體的物理參數值變化，需要對四種類型的土質展開滲透性實驗，從而才能獲得準確的物理參數值。從當前已知的科學結論中不難看出，凍融作業對于土體所產生的物理性質影響，同實驗條件、土體狀態都有著密不可分的關聯。在反復的凍融循環過程中，土質中的塑性指數、表面積值、液塑限等都會出現增大情況。

其次，土體會出現一種“臨界值”形象。在凍融循環時，由于土體的密度、滲透性、壓實度、液塑限、超固結比、孔隙比、阻尼比、電阻率等物理參數都與之相關，所以初始值的不同也會造成即便為同樣的物理參數，在經過凍融循環作用后所顯現的變化規律也是不同的。但是盡管這些土體參數值產生各種各樣的變化，在循環往復的凍融后也能夠達到一個漸趨穩定的“臨界點”，而這一重要節點則被稱作“臨界值”。簡要來說即土體的作用變化是極為多樣的，但是一旦土體達到某一“臨界值”狀態后，該土體的物理參數便可以維持在一個相對較為固定的范圍內，從而使得物理參數再不會隨著凍融作用的產生而變化。當下，人們對于凍融循環所能給土體施工所帶來的影響更加具有清晰的認識。這也使得廣大工作人員可以在工程挖掘與施工中可以最大限度的保持土體的穩定，從而降低與避免凍融作用對邊坡土質穩定帶來的惡劣影響。

第三，凍融作用還會對土體關于力學的性質構成影響。其中主要包含了以下方面的內容：其一，對于土體的強度與模量會產生改變。在凍融循環的過程中，其循環次數越多，該土質的單軸抗壓強度與抗剪性也就更強。當其強度參數漸漸趨于穩定后，此時土體的壓縮模量、回彈模量、動態模量以及彈性模量等參數值也都會降低，其力學參數值也會在20%-60%的范圍中進行衰減。其二，力學性質中的抗剪度指標也會受到凍融作用的影響出現變化。這種影響作用雖然效果較為突出，同時其差異也往往較大。由于凍融的循環作用，使得尺寸的孔隙數量可以得到大幅增加，但是在總面積固定的情況下，孔隙所占據的面積比例則會隨之減小，所以土壤顆粒之間便會出現更多的接觸點。這樣既有利于顆粒之間摩擦力的發揮，同時礦物密度與膠結力也會受到破壞，從而導致經過凍融后的土質其粘聚力會逐漸降低，其摩擦角則會增大。

結束語

加強凍融作用在水利工程基巖邊坡穩定性中的影響內容研究，不僅有利于減少凍融作用對于邊坡穩定帶來的不利影響，使得水利工程的邊坡可以持久穩固，同時相關的方法探究對于降低工程損害，保障施工企業效益也有著顯著作用。只有不斷深化凍融作用的內容與防治方法探索，并將獲得的有益經驗積極利用到施工中，才能使得基巖邊坡能夠獲取優異的穩定效果，進而促進整個行業的繁榮發展。

參考文獻：

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第一作者簡介：陳宗明 （1966年01月01日）， 漢族，男，青海省海東市平安區人，專科，水利工程師：從事水利水電工程規劃與設計工作。