通過對鹽漬土在低溫下試驗，鹽潰土的凍結過程和普通土一樣，分冷卻及過冷、溫度突變、水結晶和繼續冷卻四個階段。
土(砂)隨著溫度的降低達到起始凍結溫度以後，土層開始凍結，根據溫度降低速度的快慢和土中水分狀態以及土層下部供水情況等。
基本介紹
- 中文名：冰凍構造
- 外文名：Frozen structure
構造類型,構造與凍脹的關係,凍脹量的測定方法,
構造類型
(一)整體冰凍構造：當土(砂)凍結冷卻強度越大時，凍結速度越快，水分越來不及遷移，就在原地凍結成冰，它們多貯在土孔隙中，在這樣條件下形成的冰，一般均勻散布在土的孔隙中或土顆粒接觸處，若肉眼見不到冰晶體(透鏡體冰夾層等)的為整體冰凍構造。如能見到冰粒的為團粒狀冰凍構造。形成這種團粒狀冰凍構造的一般無明顯凍脹。
(二)層狀冰凍構造，土凍結時，土逐漸凍結形成一個凍結區，並以起始凍結溫度等溫線與未凍結區形成分界面，叫凍結鋒面，隨著溫度降低，表層凍結鋒面的下移，未凍結土體中的水分，在物理化學作用下，不斷地向著凍結鋒面遷移，就形成體積不同的透鏡狀冰層。當冷卻強度越小時，凍結速度越慢，水分補給越充分，則形成的冰層越厚，構成層狀或透鏡狀冰凍構造。
(三)網狀冰凍構造：土凍結時，隨著緩慢降溫，凍結速度慢，這種條件構成多向凍結，形成層狀冰膜和細脈尚當構成網狀時，則稱為網狀冰凍構造。
構造與凍脹的關係
鹽漬土的凍結形態如上述三種形態，而各種冰凍構造形態的生成，主要是水(薄膜水及液態水)在土中受低溫的影響轉化成凍的過程，當水凝固時，要破壞水分與土粒的粘結，將水分結合到正在凝結的冰晶里，這就要發生水不睡的向凍結區遷移，使凍結鋒面逐漸加厚，形成冰囊或冰層，這種正在長大的冰囊(冰層)逐漸抬起蓋在上面的凍土，便產生土的凍脹。
為了搞清凍結形態與凍脹的關係，除了對鹽漬土進行室內試驗以外，並對公路路基工程進行了觀測研究，現分述如下
(一)整體冰凍構造與凍脹的關係
土在凍結狀態時，具有較高的強度，融化時的強度比層狀冰凍構造，網狀冰凍構造降低程度小。這種冰凍構造沒有明顯的凍脹。
冬季在新疆焉耆公路路堤上開挖試坑，坑壁土體均勻凍結，堅實，除個別孔隙中有少量冰粒存在外，沒有層狀冰體，凍結深度分別為1．07m和0，9m。由於試坑位於斜坡上(距地下水位分別為4．7m及3．5m)，受冷麵積大，含水量小(<20%)，凍結過程中土體溫度迅速降低，因此，凍結鋒面下移速度較快，土中原有水分很快凍結，下部水分刁；能充分向上遷移，便產生均勻凍結，即整體冰凍構造。這種冰凍構造沒有發生凍脹。
(二)層狀冰凍構造與凍脹的關係
凍結狀態時，具有相當高的強度，融化時土的強度急劇下降，土常變成觸變性流塑狀態。
(三)網狀冰凍構造與
凍脹的關係凍結狀態時，凍結強度較大，融化時土的強度降低較快，土呈軟塑狀態。
凍脹量的測定方法
(一) 室內試驗
1.利用膨脹儀作凍脹試驗
(1)儀器設備：採用瓦氏膨脹儀。環刀內徑58mm，高25mm。其他設備有：測微表、天平、烘箱、乾燥器、磁缽、附橡皮研桿)、修土刀、秒表及表面皿等。
(2)土樣製備：用擾動土分別摻入各種鹽量，調製成塑限含水量時，將置入環刀內，裝入儀器進行凍脹試驗。
(3)觀測時間：每隔一小時觀測一次，直到不再凍脹為止。
(4)在無低溫條件時，可利用冬季自然低溫測定。
(5)資料成果：應繪製各種含鹽量與凍脹量關係圖。
2.凍脹模擬試驗；中國科學院蘭州冰川凍土研究所對土的凍脹進行了試驗研究，採用如下測試方法：
(1)採用層疊式鐵環或鐵罐、百分表、熱電偶、折流計或電壓表、或直流微伏計等。
其他尚有：天平、鋁盆、烘箱、台秤、修土刀、繼電器、電接點溫度表、電熱設備及保溫材料(泡沫塑膠)等。
(2)選用鹽漬土地區的非鹽漬土的擾動土，按照不同的會鹽性質，含鹽量，含水量及密度配製人工鹽土，以供試驗。
(3)試驗方法
A.將盛土的層疊式鐵環塗以凡士林。
B.將支架下面裝上水盆(鐵環或罐內)、底部盛厚約5mm的砂卵石。
C.將已製備好的土樣，分層裝入鐵環或罐內，同時埋入熱電偶。
D.控制底部的電接點，溫度表插入水盆下面，保持水溫在O~c以上，使水處於不凍結狀態。
E.該試驗裝置放入低溫試驗室，或冬季利用自然低溫觀測。每隔1—2小時觀測一次。
(4)試驗結束後，沿深度取樣，測定凍結後含水量分布情況，並根據各層凍脹量計算凍脹率，最後繪製深度與凍脹率曲線圖、平均凍脹率與含水量關係圖，及凍脹率與含鹽量的關係圖。
