工程上,常用融沉系数来描述冻土的融陷性。一般来说,融沉系数随含水量的增大而增大,随干密度的增大而减小,在相同含水量的情况下,黏性土的融沉性大于砂性土。
影响冻土融陷的主要因素包括冻土的含水量(包括冻土中的未冻水和孔隙冰)、冷生构造(冻土固体组分间的相对空间排列,表征冻土组分空间分异作用的宏观特征)、干容重和上覆荷载等。冻土融化后产生的沉降与冻结过程中形成的土粒结构的稳定性(即土颗粒之间的力学支撑关系)、冰融化成水释放的自由孔隙空间以及上覆荷载的大小有关。通常压密沉降与上覆压力成正比,一般冻土的融陷量要大于冻胀量,有时融陷会突然发生。
冻土融化时,由于冻土层冰晶体融化和水的自由消散,土体含水量增加,处于饱和及软化状态,使土体在自重作用下产生下沉,土体强度大为降低,压缩性急剧增大,使地基承载力降低,危害建筑物安全。在冻土地区,尤其是多年冻土地区,融陷是引起工业与民用建筑破坏的主要原因,常造成建筑物基础破坏、房屋开裂、地面下沉,道路路基变形,威胁行车安全,影响交通运输。融陷破坏房屋建筑常表现出以下特征:①整栋房屋向南倾斜。②纵墙裂缝,内墙下沉与天棚脱离。③冬季室内地坪冒水。④房屋墙基产生相当大的不均匀下沉,而且还使室内地坪大幅度下沉。
防治建筑物冻害的方法有多种,主要可归结为两种基本方法:①消除或削减冻因措施,即地基处理措施。包括换填法、物理化学法、保温法和排水隔水法。②增强建筑物抵抗和适应冻融变形能力的措施,又称结构措施。可根据建筑物的重要程度、使用年限、运营条件及结构特点等分成允许产生冻胀变形、不允许产生冻胀变形和回避冻胀的措施分别进行设计。