硫酸盐渍土降温过程中的盐冻胀试验研究

针对寒旱区硫酸盐渍土的盐冻胀特性开展了室内试验研究。选取甘肃省河西地区硫酸盐渍土为原料土,以室内人工制备的硫酸盐渍土为研究对象,就含盐量和含水量对土体盐冻胀变形的影响进行了系列试验研究,并对其变化规律进行了探讨。结果表明,含盐量对土体盐胀和冻胀变形呈先增大后减小再增大的规律;初始含水量越低,盐晶体的初始结晶温度越高,溶液浓度越接近饱和状态,土体发生盐胀变形的时间越早,芒硝晶体越容易析出,土体越易发生盐胀破坏。

不同氯离子浓度对硫酸盐渍土盐冻胀特性的影响研究

为探究不同氯离子浓度对硫酸盐渍土冻结温度和盐冻胀变形的影响,采用自制试验土柱,在硫酸钠质量分数为3%、含水率为最优含水率条件下,对7组不同的氯硫比(氯离子与两倍硫酸根离子摩尔质量的比值)工况进行降温试验,研究了冻结温度和盐冻胀变形随氯离子浓度增加的变化趋势。结果表明:氯离子降低了硫酸盐渍土冻结温度,且随着氯离子浓度的增大,其降低幅度增大,同时土体达到冻结温度的时间延长;氯离子改变了盐冻胀变形的温度区间,氯硫比为0.1~0.7时,硫酸盐渍土盐冻胀变形的起始温度高于不含氯离子硫酸盐渍土的起始温度,且相应温度区间大于不含氯离子硫酸盐渍土的温度区间,氯硫比为0.8时,与不含氯离子硫酸盐渍土的温度区间接近;氯离子对硫酸盐渍土的盐冻胀变形有明显的抑制作用,且抑制作用随氯离子浓度增大而增强。

基于灰色关联分析下天然盐渍土盐冻胀和溶陷性试验研究

天然盐渍土工程特性的影响因素有很多,各影响因素对盐渍土盐冻胀和溶陷特性的影响权重不同,通过建立灰色关联优势分析模型,得出含水率和上覆荷载是影响盐渍土盐冻胀的主要因素,干密度和含盐量是影响溶陷性的主要因素。以此为评价盐渍土的工程危害提供参考依据,为盐渍土治理积累经验。

冻融循环条件下亚氯盐渍土盐冻胀试验研究

为研究亚氯盐渍土的盐冻胀特性,对罗布泊地区天然亚氯盐渍土进行多次冻融循环试验,研究了含硫酸盐亚氯盐渍土的温度变化规律和盐胀特性。试验结果表明:在冻融循环作用下,同一土层的温度升降基本一致,每一土层的温度分布形式成抛物线型,离冷端面较近的第1层和第2层温度变化较大,而第3层到第5层温度变化较小;低液限粉土的亚氯盐渍土具有较好的盐胀累加效果,盐胀量随着温度的降低而增加,随着温度的升高有所回落,最大盐胀量可达到7.61 mm;前4周期的盐胀效果明显,产生的盐胀量约占总盐胀量的80%;盐胀在前6次冻融循环逐渐增大,但增大的趋势慢慢降低,并在第7次冻融循环作用时趋于稳定。研究成果可为分析含硫酸盐亚氯盐渍土的盐胀机理和治理盐胀病害提供参考。

硫酸盐渍土路基盐冻胀变形量计算方法探讨

通过对新疆兵团垦区硫酸盐渍土路基的野外试槽试验测得的地温、盐冻胀变形量等试验数据进行整理,并运用SPSS软件进行多元线性回归分析,探讨了硫酸盐渍土路基的盐冻胀变形规律、盐冻胀变形量的影响因素及其计算方法,研究结果表明:①在一个冻融循环周期内,路基中各测点的地温-变形量曲线可以分成3个阶段,不同阶段的盐冻胀变化规律不同;②在降温、升温过程中,硫酸盐渍土路基盐冻胀变形量的影响因素不同,相应的计算公式也不同;③在一个冻融循环周期内,路基中各测点的盐冻胀变形量的最大值均出现在升温初期,因此,建议采用升温过程中盐冻胀变形量的计算公式计算路基的最大盐冻胀变形量。

冻融循环条件下罗布泊天然盐渍土的盐冻胀规律研究

以罗布泊湖积平原区的盐渍土为研究对象,分别从影响盐渍土盐冻胀的各因素-冻融循环次数、干密度、含水率等方面进行试验研究。结果表明:含水率为10%、13%的土样在第3次冻融循环时有最大的盐-冻胀增量;含水率为16%的土样则在第6次冻融时表现出盐-冻胀增量峰值。不同含水率、不同干密度的土样经多次冻融循环作用,土样的累加盐冻胀力随冻融循环次数的增加而递增;相同干密度情况下,土样的含水率为最优含水率时,其累加盐-冻胀力达到峰值;当土样含水率较小时,土样的累加盐-冻胀力随含水率的增大而增加;当含水率超出土样的最优含水率后,随含水率的增大其累加盐-冻胀力减小。

单次降温条件下硫酸盐渍土盐冻胀试验研究

为研究单次降温条件下不同压实度、含水率、含盐量对宁夏地区硫酸盐渍土盐冻胀的影响,进行了室内配置试样试验。结果表明:在单次降温条件下,该地区硫酸盐渍土的起胀温度随含盐量增加而增大。随着温度变化,盐冻胀过程表现为4个阶段:35℃~5℃之间属于纯盐胀阶段,5℃^-5℃之间属于调整阶段,-5℃^-10℃之间属于盐冻胀阶段,-10℃^-25℃之间属于稳定阶段。当压实度较低、且含盐量在2%以内时,盐冻胀率随含盐量增加有所增大;当含盐量超过2%后,盐冻胀率随含盐量增加呈先增大后减小发展趋势,并在含盐量5%时达到峰值。当压实度为100%时,盐冻胀率随含盐量增加而增大。当含盐量较小时,达到最优含水率时盐冻胀率较大;而随含盐量逐渐增大,盐冻胀率随含水率增加呈先减小后增大变化趋势。总体来看,压实度越高、含盐量越大、越接近土体最优含水量时,盐冻胀率也越大。该研究可为硫酸盐渍土地区的工程建设提供参考。

细粒硫酸钠盐渍土盐冻胀特性试验研究

为探究温度与硫酸钠含量对细粒硫酸钠盐渍土盐冻胀率及盐胀占比的影响,取兰州黄土作为素土人工配盐,用平衡公式进行理论推导,并设计了室内试验对其进行验证。结果表明:当压实度为92%、含水率为最优含水率16.8%时,细粒硫酸钠盐渍土的冻结温度随硫酸钠含量的增大而降低,且随着温度的降低,盐胀率与盐冻胀率的变化趋势基本一致。在冻结温度以下至-5℃盐胀发展速度最快,在-5℃以下盐胀率增长很小。在压实度为92%、含水率为最优含水率16.8%条件下,在硫酸钠含量不变时,温度越低,盐胀占比越大;温度不变时,硫酸钠含量越高,盐胀占比越大,在冻结温度以上盐胀占比为100%,但当温度降至-3^-4℃时盐胀占比降到50%,在-10℃以下盐胀占比基本保持不变。

固化硫酸盐渍土的强度及盐冻胀性能劣化研究

为探究冻融循环下粉煤灰、氯化钙材料在固化硫酸盐渍土方面的应用效果,设计室内正交试验和对照试验,分析单掺和复掺时各个因素对盐渍土抗冻融循环下的强度指标和盐冻胀量的影响。结果表明:1)单掺粉煤灰、氯化钙均对固化硫酸盐渍土盐冻胀有抑制作用,但复掺固化剂对盐胀的抑制作用更优;2)多次冻融循环作用对固化硫酸盐渍土的黏聚力影响较大,变幅为48.88 kPa,而对内摩擦角影响较小,变幅仅为4.09°;多次冻融循环条件下,复掺固化剂的强度指标要高于单掺;3)多次冻融循环下,固化硫酸盐渍土的盐冻胀率均随含盐量的增加而增大,而黏聚力则随含盐量的增加总体呈降低趋势。综合分析认为,复掺15%粉煤灰和4%氯化钙既可有效抑制固化硫酸盐渍土盐冻胀的发生,又能使土体具有较高的黏聚力。

硫酸(亚硫酸)盐渍土有荷载多次冻融盐冻胀发育规律试验研究

通过对天山北麓水磨河流域细土平原区硫酸(亚硫酸)盐渍土有荷载多次冻融盐-冻胀试验研究,发现不同硫酸钠含量、不同压力土体多次冻融盐-冻胀变形随冻融次数的变化规律是土体膨胀力、土体抵抗力、外压力综合作用的结果。不同压力、不同硫酸钠含量土体冻融循环次数与土体盐-冻胀干密度和土体盐-冻胀率均符合二次抛物线规律。

寒旱区硫酸盐渍土特征温度及盐冻胀特性

针对寒旱区硫酸盐渍土的盐冻胀特性开展了室内试验研究。选取甘肃省河西地区硫酸盐渍土为原料土,以室内人工制备的硫酸盐渍土为研究对象,就含盐量和含水率等因素变化对土体的特征温度(过冷温度和冻结温度)以及盐冻胀变形的影响进行了系列试验研究,基于硫酸钠盐渍土冻结试验,建立了冻结温度的计算模型,通过数值计算结果与试验结果的对比分析,对所提出模型的有效性进行了验证,并对其变化规律以及产生的机理进行了探讨。结果表明:含盐量较高土体在正温盐分结晶析出,含盐量较低土体在负温盐分结晶析出;土体孔隙中溶液的浓度对盐渍土冻结温度以及总变形有着显著的影响,且存在2个临界浓度值,使得低浓度时的特征温度随着溶液浓度的增加而降低,当达到较小的临界浓度值后,结晶盐析出导致特征温度随着浓度的增加而升高,直到浓度达到较大的临界浓度值;在变形方面,溶液浓度较低时,土体变形主要由冻胀引起,反之,当孔隙溶液浓度较高时,变形则主要由盐胀引起,而在2个临界浓度之间时盐胀和冻胀相互制约。

超硫酸盐渍土固化强度及冻融特性试验研究

地基强度不足和盐–冻胀破坏是导致盐渍土地区渠道衬砌结构发生破坏的主要原因。为解决盐渍土强度不足的问题,降低盐渍土对环境温度的敏感性,首先,开展联合固化剂对超硫酸盐渍土强度的影响研究,并结合微观测试结果分析,构建联合固化剂掺量与强度之间的关系,对固化效果作出评价;其次,借助压汞试验对微观孔结构进行分析;最后,通过冻融循环试验揭示盐–冻胀力及盐–冻胀量的变化规律。结果表明:固化盐渍土强度增长效果显著,水化产物增强了盐渍土颗粒间的胶结作用。当联合固化剂掺量从0增加至30%时,固化盐渍土的孔隙率逐渐降低,孔径从超大孔向中小微孔演变;模型计算得到的分形维数逐渐增大,其中,Menger海绵模型与Neimark模型表现为多尺度分形,在中孔隙(0.1μm≤孔径<1.0μm)范围分形特征不明显,由热力学模型计算得到的分形维数DT在合理区间2.824~2.849变化,很好地表征了孔隙表面的分形特征。冻融循环10次后,相较未固化盐渍土,固化盐渍土盐–冻胀量削减了117%;盐渍土盐–冻胀力波动范围随冻融次数的增加而逐渐增加,固化盐渍土盐–冻胀力转变为周期性衰减,掺入的联合固化剂有效弱化了盐渍土盐–冻胀力。结合工程实际,建议渠道地基加固中水泥∶粉煤灰∶硅灰∶脱硫石膏质量比为1.00∶1.67∶0.83∶1.00,联合固化剂掺量为30%。

冻融循环作用下粉砂质硫酸盐渍土变形特性研究

【目的】为探究南疆地区粉砂质硫酸盐渍土的变形特性,【方法】在封闭系统条件下对粉砂土进行冻融循环试验,利用扫描电镜对土体结构进行表征分析。【结果】结果显示:粉砂质硫酸盐渍土硫酸钠含量为0和1.0%时变形以融沉为主,5次循环后变形量分别为-1.30 mm、-1.02 mm;硫酸钠含量为2.0%、5.0%、8.0%时变形表现为盐胀-冻胀变形,5次循环后变形量分别为2.46 mm、8.53 mm、3.43 mm。【结论】结果表明:粉砂质硫酸盐渍土在冻融循环作用下温度和硫酸钠含量是影响土体发生冻融变形的主要因素。在低温区间土体的变形随温度的降低表现为盐胀-冻胀,在升温过程中土体先后出现冰融和盐溶变形;土体的最终变形量与硫酸钠含量的变化表现为先增后减,当硫酸钠含量为5.0%时,土体的盐-冻胀率达到最大为2.5%。运用扫描电镜可发现粉砂质硫酸盐渍土经冻融循环后在自重作用下会产生沉降,内部盐分重结晶是抑制沉降甚至造成土体膨胀的主要原因。

单向冻结条件下硫酸盐渍土热质迁移及变形特性研究

对水盐补给条件下硫酸盐渍土中的热质迁移、孔隙流体相变过程以及硫酸盐渍土盐冻胀变形进行了理论和试验研究。基于非饱和土力学和热弹性连续介质理论,建立了非饱和硫酸盐渍土中水-热-盐-力多物理场耦合的数学模型,其中考虑了孔隙内相变对热力学和水力学参数的影响,通过数值模拟分析了开放系统单向冻结条件下土体内部温度场、水分场、盐分场及应力场的变化过程,并利用室内降温试验对理论模型的有效性进行了验证。研究结果表明:盐分在结晶时所析出的潜热会直接影响到水分冻结成冰的过程;土体孔隙溶液浓度在开放系统单向冻结条件的影响下随时间先快速增长至峰值而后逐渐下降,最终趋于稳定;在负温的影响下,土体内部水分相变成冰,并逐渐形成冻结锋面,随着冻结锋面的下移,土体盐冻胀程度越来越大。

不同压力条件下罗布泊地区天然亚氯盐渍土盐-冻胀试验研究

研究天然亚氯盐渍土冻融循环后盐-冻胀率随含水率和压力变化规律,选取罗布泊地区天然亚氯盐渍土,进行冻融循环试验。结果表明,累加盐-冻胀率随冻融次数的递增逐渐增大。在干密度相同的情况下,试验土样的含水率为最优含水率时,其累加盐-冻胀率达到最大值;含水率的变化对盐-冻胀率的影响显著。不同干密度不同含水率土样的盐-冻胀率随压力的增大而减小。外界压力对亚氯盐渍土盐-冻胀现象有明显的抑制作用,且较大的盐-冻胀率的出现周期较无压有所提前。当压力为50.00kPa时,最大盐-冻胀率减少85.5%,但当压力为66.00kPa时并不能完全消除盐-冻胀的产生。

南疆盐渍土路基盐-冻胀变形综合防治技术研究

盐渍土盐-冻胀变形对新疆南疆地区的道路路基造成了不同程度的破坏,尤其对南疆新建城市阿拉尔市和图木舒克市的城市道路造成了严重的变形破坏。根据南疆盐渍土工程性质及盐-冻胀变形试验研究结果,作者总结提出了"一个加强、两个严格、三个注重"的盐渍土路基盐-冻胀变形综合防治原则和"五步骤"综合防治技术与工程措施,在南疆阿拉尔市胜利大道的改建工程中得到了应用,初期防治效果较明显,其最终防治效果需通过今后三年在道路的使用期间对路面变形的监控量测结果来进行评价。

南疆铁路路基填料改良盐渍土的盐胀冻胀试验研究

结合南疆铁路路基病害整治工程,从就地取材、经济可行的原则出发,利用氯化钙、消石灰、水泥和粉煤灰等掺合料,确定6种改良方案,进行改良盐渍土的盐胀冻胀室内试验研究,并与重塑土作比较,为最优改良方案的确定提供依据.试验结果表明:盐渍土中掺入氯化钙或氯化钙和石灰能有效缓解盐胀冻胀的发生,掺入水泥、粉煤灰和石灰没有盐胀冻胀现象.该结论与现场试验段相一致.

天然盐渍土冷端阶梯式持续降温盐-冻胀及水盐迁移试验研究

为研究罗布泊地区天然盐渍土中盐-冻胀规律和盐胀机制,选取罗布泊含砂低液限粉土在自动化大尺寸可控温度循环仪中冷端阶梯式持续降温,进行盐-冻胀试验。结果表明,该土为含砂低液限粉土,在土体温度为5-0℃时,发生明显土体膨胀,此温度区间为该土类盐胀起胀温度区;冷端持续降温过程土体膨胀变形可分为3个阶段,第一阶段为盐胀起胀阶段,第二阶段为盐胀增长阶段,第三阶段为盐-冻胀共同增长阶段;水分与盐分从暖端向冷端迁移,其中氯离子与水分迁移具有一定共性,而硫酸根离子与二者不同。

阿拉尔盐渍土路基盐-冻胀破坏机理的研究

新疆阿拉尔市每年冬春季节其沥青混凝土道路出现不同程度的盐-冻胀变形破坏现象。通过对虹桥路向北延伸段试验路段路面破坏最为严重的两处不同深度路基填筑层现场取土样分析,得出路基填筑层内的水泥土稳定基层因盐胀冻胀产生疏松破碎变形是导致阿拉尔市沥青混凝土道路季节性破坏的主要因素;通过对试验路段盐分、温度、路面竖向变形、地下水位及秋冬季水分变化分析,得知水稳层的破坏变形是其结构层内盐分、温度、水分共同作用的,因此对于该地区新建改建的道路要做好控温限盐防水的措施。

阿拉尔市区道路盐-冻胀变形破坏机理与成因分析

阿拉尔市地处季节性冻土灾害区和严重盐胀灾害区。城市道路在建成后就遭受了严重的盐-冻胀变形破坏。本文通过对严重变形破坏路段的路基进行变形分析试验,结果表明:阿拉尔市区道路的变形类型属于盐胀-冻胀变形。其道路破坏经历了两个过程:初期是路基结构层中含量超标的硫酸盐使水泥土稳定基层发生化学膨胀破坏,其它结构层产生轻微的盐胀变形,使路面出现较小的裂缝变形;第二个过程是在盐胀变形持续的情况下,因外部水分入渗路基,冬季低温造成的冻胀变形,是路面破坏的主要因素。市区道路严重的变形破坏是多次季节性盐-冻胀变形产生的残余变形量累积的结果。要解决阿拉尔市区道路盐-冻胀变形破坏问题,需要在控制路基盐分、含盐量的基础上,必须要考虑地表水及地下水对路基盐-冻胀的影响。