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。

水盐运移对硫酸盐渍土盐-冻胀规律的影响

为研究水盐运移情况下硫酸盐渍土盐-冻胀规律,采用室内土柱冻融试验,利用teros-12传感器及位移计测定冻融循环过程中土体含水率、电导率、温度和位移的变化,分析了水盐运移规律及其对土体盐-冻胀变形的影响。试验结果表明:在自上而下的冻结方式中,土体底部水分向冻结锋面移动,带动盐分向上聚积,同时土体体积含水率和电导率随温度的升降循环存在明显“滞回”现象。冻结阶段土体发生膨胀,竖向变形可分为3个阶段:①调整阶段,由生成芒硝引起;②快速变形阶段,由生成芒硝与冰晶共同作用所致;③缓慢变形阶段,由生成少量冰晶所致。融化阶段土体竖向变形以一定融陷速率发生快速融沉。含硫酸钠盐渍土冻融循环过程中,竖向变形随时间的变化关系呈现“桃尖型”趋势,且每次冻融土体竖向变形速率基本一致。随冻融次数的增加,盐-冻胀率也不断增加。土体含盐量越高对土体竖向变形的影响越显著。本研究可为揭示含硫酸盐渍土盐分和水分随温度变化的“滞回”现象以及水-盐-热-力耦合模型的建立提供数据支撑。

多次冻融循环下硫酸盐渍土盐-冻胀特性试验研究

为研究硫酸盐渍土在多次冻融循环下的长期盐-冻胀量问题,完成了不同含盐量下硫酸盐渍土的多次冻融循环盐-冻胀试验。结果表明:无水源补给下,硫酸盐渍土的峰值(残余)盐-冻胀量与冻融循环次数间的关系受含盐量的影响,含盐量较小(≤1.3%)时,二者呈对数增长关系;含盐量较高(≥2.1%)时,二者呈线性增大关系。在含水率不变条件下,硫酸盐渍土的峰值(残余)盐-冻胀量与含盐量间呈"S"形增长关系,两拐点对应的含盐量约为0.5%和2.1%。基于试验结果,得到了硫酸盐渍土多次冻融循环下的峰值盐-冻胀量计算表达式。

天然硫酸盐渍土盐-冻胀性试验研究

以天然硫酸盐渍土为研究对象,对天然硫酸盐渍土进行了室内研究,试验在冻融循环条件下进行,试验结果显示,天然硫酸盐渍土的盐-冻胀量随着冻融循环次数及含水率的增加而增大;相同含水率时,盐-冻胀量随干密度的增加盐-冻胀率相差并不大,含水率更能影响土样的盐-冻胀性;硫酸盐渍土在第3次冻融循环时表现出最大的盐-冻胀增量。

逐级降温工况下道基含盐砾质土盐-冻胀特性

为探明多因素影响下道基含硫酸盐砾质混合料的盐-冻胀变形特性及特征温度,基于天然级配、剔除大于60 mm粒径颗粒级配及添加5%含量(质量分数)细颗粒级配3种试样,分别开展3种含水率、7种不同含盐量条件下的盐-冻胀试验及冻结温度测定试验,结合PFC3D数值模拟,探究颗粒级配、含水率、含盐量对道基含硫酸盐砾质混合料的盐-冻胀变形规律及冻结温度特性的影响,并揭示其作用机理。研究结果表明:含硫酸盐砾质混合料的冻结温度主要受土体含盐量、含水率所对应的等效硫酸钠质量分数的影响;由于受试验降温方式及试样低含水率、低含盐量的综合影响,试验中未能监测到土试样的过冷温度;道基含硫酸盐砾质混合料的宏观盐胀温度低于冻结温度,添加5%含量细粒土试样的冻结温度略低于其他2种试样,3种试样的冻结温度为-1.58℃~0℃;试验土体的盐-冻胀变形率整体随含盐量、含水率的升高而增大,仅剔除大于60 mm粒径颗粒级配的盐-冻胀变形率与天然级配整体相差不大,而添加5%含量细颗粒使土体的盐-冻胀变形率提高3%~30%,提高程度受土试样含水率和含盐量的影响较大;5%含量细颗粒填充了试样中的大孔隙,减小了孔隙体积,对道基含硫酸砾质混合料的盐-冻胀敏感作用程度显著,道基填筑工程中应严格控制填料中的细粒土含量。