標準凍深

標準凍深是指有條件時，儘量採用工程所在地氣象台（站）的多年平均凍深值 ，要求資料系列不短於10年，標準凍深規範規定為地表無積雪和草皮等覆蓋條件下多年實測最大凍深的平均值。當凍深資料缺乏時，要藉助於經驗公式確定標準凍深。由於各地基本上沒有無覆蓋條件下裸露場地多年實測的凍深資料，因此，規範中凍深圖和計算公式的標準凍深數據為各地氣象台多年實測最大凍深資料、並參考了有關勘察設計部門掌握的實測資料加以修正的數據。在水利工程抗凍脹設計中， 使用的《渠系工程抗凍脹設計規範》規定標準凍深計算公式為：

式中，

為工程地點的標準凍深，單位為cm；

為凍結指數的多年平均值；

為與凍結指數 ^[1]  。

氣象部門提供的標準凍深是在平地上、土為天然含水量，且不存在地下水影響的條件下的凍深值，而渠道工程中各部位的凍深是不相同的，具體應用的設計凍深必須將標準凍深進行修正。設計凍深是指對渠道各部位凍深設計的影響因素有年際頻率、地下水埋深、表面接受的日照及遮蔭程度、表面積雪和基土土質及含水量等。凍深計算精度水平下，不計土質對凍深的影響，可滿足應用。土中含水量對凍深的影響遠不及地下水對凍深的影響大；為安計，也不考慮積雪對凍深的影響。凍脹量是進行抗凍脹設計的最重要的指標之一，國內外的一些理論計算公式難以滿足工程實際需要，不僅計算出的凍脹量誤差較大，而且對於工程技術人員來説，公式中有關參數的確定就是一個難題。因此，凍脹量計算一般採用經驗公式。

渠道的凍脹破壞是由於基土在負氣温的作用下產生凍結和不均勻凍脹、而渠道襯砌體本身自重較輕，不足以抵抗凍脹力的結果。寒季負氣温固然是決定凍深和凍脹的一個關鍵因素 ，但對於某一地區的凍結期負積温是相對穩定的。因此，影響渠土凍脹的主要自然因素就是土壤和水分條件。遼寧、甘肅等省曾開展了不同土水條件下的野外系統凍脹試驗，揭示了渠道凍脹的規律。關於不同土壤的凍結和凍脹特性，過去在國內外已進行過較多的研究。一般認為，當地下水位相同時，土壤的凍脹量隨土顆粒大小而異，顆粒越粗，凍脹量越小，顆粒越細，凍脹量越大，如新疆水科所試驗 按土類排列的土的凍脹性強弱依次為，粉質粘土>重壤土>輕壤土>砂壤土>重粘土>砂礫土。值得注意的是，粒徑從0.05 ～0. 002mm的顆粒含量大於60 %時被認為最具凍脹危險。大碎石土壤一般認為是不凍脹性土，但當長時間灌入細粒泥漿時會發生強烈的凍脹變形。在水分條件方面，土壤發生凍脹的起始含水量為0. 7 ～ 0. 9

(

為土的塑限含水量 )，渠道基土含水量一般都超過其起始含水量。近期國內的研究更將地下水埋深大小視為凍脹性的重要指標 ^[2]  。