典型天然粗粒盐渍土盐胀微观机制分析

为研究经多次冻融循环后天然粗粒盐渍土的盐胀特性及盐胀机制,对取自甘肃河西走廊地区嘉安一级公路沿线的某天然料场的粗粒盐渍土进行了室内基本工程性质试验和大尺寸多次冻融循环盐胀模型试验,并对经过多次冻融循环试验以后的天然盐渍土进行水盐迁移及扫描电镜分析。试验结果表明,粗粒盐渍土在降温阶段土体产生盐胀后亦会出现下陷,最终土体溶陷量大于盐胀量,冻融循环次数的增加会使粗粒盐渍土大颗粒骨架塌陷破坏及一维土柱体从上而下表现出热筛效应;多次冻融循环后的水分盐分在粗粒土柱剖面中的迁移呈现出不完全对应的分布关系。     

新疆吐鲁番火焰山国家地质公园设施建设工程地质条件分析

吐鲁番火焰山国家地质公园场地地层主要由圆砾和泥岩组成。通过对场地地质条件进行分析,发现场地大部分地段地基土对混凝土有强腐蚀性,对混凝土中钢筋有强腐蚀性,对钢结构有微腐蚀性。场区地段地基土为强—中盐渍土,局部地段为超盐渍土。部分地段存在盐胀性。场区属稳定场地,地基可选择天然地基,需做防腐处理。     

江苏沿海盐渍土盐渍化程度及其影响因素分析

盐渍土是江苏沿海地区开发建设需关注的地质环境问题之一。本文系统采集5 m以浅的土样,开展易溶盐试验,研究了江苏沿海盐渍土分布规律、盐渍化程度及影响因素。研究结果表明:全区盐渍土平行于海岸线分布;以中、弱盐渍土为主,强盐渍土零星分布。受沉积环境、气候、水文地质条件、人类活动等共同影响,盐渍化程度空间差异明显。平面上,盐渍化程度呈北强南弱、向海岸线方向延伸有逐渐增强的趋势,强盐渍土分布于连云港黏性土区,岩性、地下水矿化度为主导影响因素。垂向上,表层普遍积盐,连云港地区分带不明显,大丰和南通地区自地表而下可划分为三带,表层土蒸发积盐、中层盐动态变化、下层土饱水盐稳定,地下水位、土体结构为主导影响因素。随着沿海大开发的快速推进,为防止次生盐渍化问题,需关注地面沉降导致的地面高程损失诱发海水入侵加重表层土盐渍化,工程建设中可设置隔离层截断高矿化度地下水的毛细作用。     

渤海湾西岸滨海盐渍土的盐渍化特征分析

渤海湾西岸滨海盐渍土的盐渍化特征与滨海平原的地面高程、气候条件、盐渍土的理化性状、地下水的矿化度及人类活动等密切相关。就土盐渍化的程度而言,地面高程较高处的土高于地面高程较低处的土,上层土高于下层土。受蒸发和降水影响,地下水位以上土的盐渍化敏感深度为1 m左右。随着气候的变化,滨海盐渍土显现出春季蒸发,上层土积盐;夏季淋洗,土中盐分向下移动的盐渍化特征。随着深度的增加,土的含盐量逐渐减少,至地下水位附近出现轻微增长。从剖面上地表至地下水位间可划分为3个不同聚盐形态和含盐量的土盐渍化程度分区带,即土蒸发浓缩聚盐带、土盐化变动带和土饱水溶盐带;平面上向海岸线方向延伸,土逐渐由非盐渍土变为弱盐渍土、中盐渍土和强盐渍土,含盐量和盐渍化程度也越来越高。地下水位浅和地下水矿化度高,则上层土的盐渍化程度就愈高。     

细粒土含量对粗粒硫酸盐渍土路基填料盐胀特性的影响试验及分析模型

为了明确细粒土含量对粗粒硫酸盐渍土路基填料盐胀量的影响,针对 1% 和 3%含盐量工况下的砂、砾类盐渍土,采用降温试验研究了细粒土含量递增条件下粗粒硫酸盐渍土的盐胀特点。在此基础上,利用 PFC^3D技术模拟了粗粒盐渍土的盐胀变形并分析其机制,结合微观试验分析了盐胀状态中粗粒土骨架典型状态。结果表明：随着细粒土含量的增加,粗粒硫酸盐渍土的盐（冻）胀量均先增加后减少再增大,分界细粒土含量因含盐量及土类不同而异,1%、3% 含盐量的砂、砾类土样分别在15%和10%细粒土含量时产生最大盐（冻）胀量;3%含盐量砂、砾类土的起始盐胀温度约 20 ℃,1%含盐量土样的起始盐胀温度随细粒土含量及土种类不同差异较大且存在明显的界限细粒土含量,当细粒土含量低于界限值时土体的起始盐胀温度约为0.5～2 ℃,高于界限值时土体的起始盐胀温度约为 4～12 ℃;同时提出了盐胀状态中粗粒土骨架典型状态模型及其作为路基填料的细粒土含量界限值。     

含盐量对松嫩平原碳酸盐渍土抗剪强度的影响

松嫩平原分布着大量的碳酸盐渍土,其不良的工程性质给穿越其中的道路质量造成不同程度的影响。由于盐渍土所含易溶盐成分主要为碳酸氢钠,该研究通过向碳酸盐渍土内加入碳酸氢钠制备不同含盐量的盐渍土,进行室内直剪试验。试验表明：随着含盐量的增加土的粘聚力减小,内摩擦角有先减小后变大的趋势;随着含水量的增加,土的含盐量越高,土的粘聚力减小越明显。易溶盐在土中的状态形式是影响其抗剪强度参数变化的一个重要原因。     

环境温度对石油污染滨海盐渍土强度及变形特性的影响

环境温度影响石油黏滞性,改变石油污染土的力学特性。借助无侧限抗压强度试验,研究不同温度条件下石油污染滨海盐渍土的强度及变形特性。结果证实:温度对石油污染盐渍土力学性质影响显著,温度越高,污染土抗压强度越低,20℃时,含油率15%污染土的抗压强度较未污染土下降近70%;石油污染滨海盐渍土的抗压强度随含油率的增加先增大后减小,环境温度与污染土强度峰值点处的含油率反相关,10℃、20℃、30℃条件下,强度峰值点处的含油率分别为15%、10%和5%;石油污染盐渍土表现为应变软化型破坏,含油率及环境温度影响石油污染盐渍土的抗变形能力,土样的破坏面积和裂缝宽度随含油率增加及温度升高而增大。     

盐渍土土水特征曲线测试及预测

作为一种特殊土,盐渍土有着独特的工程性质并由此引发了盐胀、溶陷等工程问题,其发生及发展均与土体含水量密切相关,不同含水量条件下土中的吸力也对土体工程性质有着较大影响.本文选取甘肃酒泉地区的盐渍土,室内利用Ku-pF非饱和导水率仪测试了不同干密度状态下盐渍土试样的土水特征曲线,发现渗透吸力的存在使得盐渍土试样的土水特征曲线转化阶段较一般土平缓,同一含水量条件下土中的吸力较一般土大,土体持水能力有所增强.不同干密度试样土水特征曲线的测试结果表明,干密度增大后土中大孔隙减少,中、小孔隙增多,孔隙连通性变差,导致土样饱和含水量降低,进气值增大,失水速率减慢,土体持水能力有一定增强.对比国内外广泛使用的模型对实测盐渍土土水特征曲线进行拟合,发现Fredlund and Xing模型能较好地反映盐渍土土中吸力与含水量的关系.最后,基于盐渍土的颗粒累积分布曲线及其基本物理指标,依据Fredlund物理-经验预测模型的理论和方法,预测了不同干密度盐渍土的完整土水特征曲线,以期为盐渍土地区土体工程性质的研究和预测提供理论支持和有益参考.     

硫酸钠盐渍土击实特性与压实度评价试验研究

合理的压实度对减小硫酸盐渍土地基的盐胀和溶陷病害具有重要意义。为探讨硫酸盐渍土的击实特性、击实后的微结构特征以及合理的压实度评价方法,对不同试样制备条件下的硫酸盐渍土进行了击实试验和电镜扫描。结果表明,硫酸盐渍土的击实特性和击实后的微结构特征与土中硫酸钠的状态密切相关：硫酸钠溶液具有润滑性,其含量的增加能显著提高硫酸盐渍土的击实性能,击实后,试样的土团粒主要呈表面光滑的薄层状,土体为流纹状镶嵌结构;而十水硫酸钠具有支架作用,其含量的增加使硫酸盐渍土的击实性能大幅降低,击实后,试样的土团粒呈浑圆状、粒径很小,土体为网状架空结构。根据这一新认识,进一步分析了试样制备方法和闷料时间对硫酸盐渍土压实度的影响,并给出了相应的压实度评价建议。该研究成果可为硫酸盐渍土压实度的合理评价提供理论依据,对硫酸盐渍土地基的辗压施工工艺具有参考价值。     

SH固土剂对滨海盐渍土的固化作用评价

为评价SH固土剂的固化作用及对盐渍土的固化效果,分别完成了固化前后蒙脱石、高岭石、石英砂、盐渍土的X射线衍射与红外光谱测试、4种固化土的实体显微镜和偏光显微镜观察、固化前后盐渍土的扫描电镜微观观察,以及固化盐渍土的力学性能测试与冻融实验。实验结果表明:4种固化土的X射线衍射谱图和红外光谱图与固化前的吻合;各固化土的矿物成分没有发生改变,SH固土剂的官能团与黏土矿物均未发生化学键的结合,没有生成新相物质;SH固土剂干燥后形成弹性立体丝网,将土颗粒黏结在一起,提高了固化土的强度;固土剂填塞部分孔隙,减小了土的孔隙度;SH固土剂包裹土颗粒,增强了土的憎水性。固化盐渍土的力学性能测试和冻融实验结果证实,掺加SH固土剂提高了土的强度与抗变形性能、水稳性、抗渗性和抗冻融性能。SH固土剂与黏土矿物及盐渍土未发生化学反应,固化土力学性能的提高为固土剂的物理作用所致。     

吉林省大安地区盐渍土室内冻胀试验研究

吉林省大安地区分布着大量盐渍土,冬季温度降低后土体发生冻胀会引,会引发一系列工程危害。本文对吉林省大安地区盐渍土体进行野外取样,并进行室内基本物理、化学及物质组成试验,通过室内冻胀试验模拟土体冻胀过程,查明土体冻胀特性。试验结果表明,研究区土体为碳酸盐渍土,钠离子含量较高,交换性阳离子含量较高;土体在冻胀过程中其击实度、含水率及土体中含盐量均不同程度影响着冻胀结果,对于各含盐量下土样均存在最佳击实度;盐分过少时对冻胀产生抑制作用,达到一定含盐量后产生盐胀,对冻胀产生促进作用;研究区起始冻胀含水率为21%。该结论为防治吉林省西部盐渍土地区由冻胀作用带来的工程灾害防治提供理论依据。     

利用高密度电阻率法进行盐渍土含水率的测定

盐渍土中含有较多的可溶盐,其工程性质对含水率很敏感。将室内试验与现场试验相结合探索了电阻率法间接测定盐渍土含水率的可行性。采用高密度电阻率法对盐渍土浸水试验后的影响范围进行测试,通过在室内恒定温度下测定的盐渍土电阻率与含水率的关系,建立特定土体结构下的电阻率与含水率的数学模型。现场实测高密度电阻率值,利用现场观测的土层温度,计算出浸水范围的含水率,与现场分层实测含水率进行对比,验证了数学模型的可靠性。     

吉林西部盐渍土多场作用下物质特性演化规律

在温度场、湿度场和人工水渠等多场耦合作用下,土体与外界环境的热交换条件和水热输运过程的改变极易引起土体成分和结构的变异,从而引发区域的生态失衡和次生盐渍化。本文选择吉林西部的农安、大安、乾安和镇赉4个典型盐渍化地区作为长期观测和研究评价的地点,对多场(水、热、盐)循环条件下不同盖层盐渍土进行现场调查取样,对室外内的工程地质性质、物理化学性质和物质组成进行了长期观测和测试分析。结果表明:吉林西部盐渍土属于碳酸型盐渍土,水分迁移量为3.5%4.6%;易溶盐质量分数总体随深度增加而降低,并且盐水在剖面上的分布明显受到季节影响,旱季蒸发作用和冬季土体冻结作用促使盐分随水分向上运移,浅表土体盐分大量集聚;随深度增加,阳离子交换量的变化趋势基本与易溶盐质量分数变化的趋势相同。     

含盐量对石灰固化滨海盐渍土力学强度影响试验研究

随含盐量的增加,滨海盐渍土中的盐分结晶形成了许多晶体颗粒,改变了土的颗粒级配和微结构形式,使土的力学强度发生变化。无侧限抗压试验和三轴压缩试验结果表明,随含盐量的增加,石灰固化土的无侧限抗压强度和抗剪强度降低;随养护龄期的增加,石灰固化土的无侧限抗压强度和抗剪强度增加;随含盐量的增加,固化土试样浸水和不浸水无侧限抗压强度之间的差值越来越小。工程应用滨海盐渍土时需控制土的含盐量。     

硫酸盐渍土含水率单次递减条件下的盐胀特性

为探究硫酸盐渍土在含水率递减下的盐胀特性,通过自主设计的试验装置,在室内开展了11组含水率单次递减下的盐胀试验,共历时2 868 h。结果表明：在含水率单次递减下硫酸盐渍土的起胀含盐量约为1.2%。含盐量<1.2%时,土体干缩,干缩量与含盐量近似呈下凸的二次抛物线规律,且干缩峰值含盐量约为0.5%;含盐量≥1.2%时,土体膨胀,且盐胀率与含盐量近似呈线性增大规律。盐胀敏感含水率区间受含盐量影响很小,含盐量从1.5%增至4.0%,盐胀敏感含水率区间基本稳定。此外,含水率递减速率与含盐量呈负相关规律,同一含盐量的硫酸盐渍土,其含水率的递减速率随含水率的降低亦减慢。基于以上试验结果,进一步开展了4组单次降温下的盐胀对比试验,结果表明：含盐量升高时,起胀温度区间逐渐升高,盐胀敏感温度区间的区间范围逐渐扩大。单次降温下的盐胀率均高于含水率单次递减下的盐胀率,且随着含盐量的升高两试验条件下的盐胀率差值趋于一常数。研究结果对西北地区高含盐量的残余型硫酸盐渍土地基的盐胀性评价具有重要指导意义。     

基于GDS室温条件下盐渍土强度特性的试验研究

以新疆(北疆)地区S201公路沿线的盐渍土为研究对象,通过三轴剪切试验对盐渍土的强度特性进行了较系统的研究。试验结果表明,盐渍土与非盐渍土在力学性能上没有本质的区别,即应力-应变曲线大致都呈双曲线型,抗剪强度与破坏面上的法向应力成正比,且符合库伦定律;含水量和含盐量的变化导致试样发生的破坏形式不同。在含水量低和含盐量高时,试件具有脆性破坏的特征,在含水量高和含盐量低时逐渐显示出塑性特征;含水量和含盐量的变化对盐渍土的强度参数有重要影响,其中对粘聚力C的影响较大,表现较明显,而内摩擦角仅对含水量的变化表现敏感;极限强度与含水量和含盐量之间的关系符合二次抛物线变化规律,在不同应力作用下,抛物线形式不同。     

河西砂类盐渍(硫酸盐)土地基中胶结层形成原因初探

在西部干旱、半干旱粗颗粒盐渍土地区的工程建设中,发现近地表地基中存在盐分胶结层(俗称盐圈),这对工程建设意义重大。但截至目前,对其形成原因的研究甚少,对该问题的认识尚不深入。为研究胶结层形成过程,笔者在工程项目较多的河西走廊敦煌选择了场地做现场试验观测。该场地为砾砂地层,其间夹有若干细沙薄层,在现场开挖探井(至年变化深度7.5m以下),观测了该地层在一个冬季171d中的盐分、水分和地温变化情况。试验观测到盐分表聚的过程,还测到冬季由地温梯度形成的水盐迁移,其影响深度超过年变化深度; 只要有一定的地温梯度和合适的水分含量,胶结层的含盐量一直在增加,工程上关心的近地表(5.0m以内)地层的工程性质仍不稳定。     

Experimental study on deformation of remolded sulfate saline soil under freeze-thaw cycles北大核心CSCD

季节冻土区特殊的温湿环境造成盐渍土累积变形是导致众多工程问题的主要原因,但其变形破坏机理尚不十分明确。通过配制不同含盐量的粉土开展冻融循环试验,研究试验过程中温度、未冻水含量、孔隙水压力、基质吸力和位移的变化规律。结果表明：孔隙水压力和基质吸力对土体温度敏感,对土体变形有重要影响。类比于非饱和土有效应力原理,给出了冻结盐渍土的有效应力方程,将土体变形分为温度应变、盐胀、冻胀、溶陷、融沉和残余应变,很好地解释了冻结盐渍土的变形机理。研究了含盐量对土体变形的影响程度,发现低含盐量时土体应变以冻胀和融沉为主;随着含盐量的增加,盐胀和溶陷的贡献越来越大;而含盐量为1%时土体变形最小,表明适当控制含盐量可有效抑制土体变形。     

硫酸钠盐渍土土-水特征曲线的试验与理论研究

土-水特征曲线（SWCC）在非饱和土力学中扮有重要的角色,是非饱和土力学研究的核心问题。以西北地区黄土中含有的典型硫酸钠盐为变化因素,采用滤纸法测得了兰州黄土及不同含盐量黄土状硫酸钠盐渍土的基质吸力并绘制土-水特征曲线,通过试验测试和理论分析来解释硫酸钠盐分对黄土状硫酸钠盐渍土基质吸力的影响规律,以期为工程实践提供一定的理论依据。结果表明：相同含水率下硫酸钠盐渍土的含盐量越高,基质吸力越大。以非饱和土力学理论和表面物理化学理论为基础,考虑了土中的盐分对基质吸力的毛细部分及吸附部分的影响,得到了土中含盐量与基质吸力关系的半经验公式。利用该公式计算得到不同含盐量硫酸钠盐渍土的土-水特征曲线,计算曲线与试验曲线吻合程度较高,表明该公式可以很好地描述盐渍土中不同含盐量与基质吸力的关系。