新疆盐渍土地区水泥稳定基层盐胀变形规律及机理

为进一步明确硫酸盐对水泥稳定基层膨胀变形的影响规律,基于硫酸盐结晶膨胀理论,设计了水泥稳定砂砾混合料盐胀试验,系统研究了不同硫酸盐含量和环境湿度条件下水泥稳定基层材料的盐胀规律,揭示了水泥稳定基层材料的盐膨胀机理,提出了水泥稳定基层混合料中硫酸盐含量的合理控制范围。结果表明:随混合料含盐量的增加,水泥稳定基层材料变形量从不含盐时的负值变为正值;当含盐量小于1.0%时,混合料每增加0.25%的含盐量,其盐胀率将增大0.012 1%左右;在5~20℃温度范围内,水泥稳定基层材料的盐胀变形随温度的不断降低而快速增长,且在10℃左右,其盐胀变形量达到最大;随环境湿度的增加,水泥稳定基层材料盐膨胀变形量的增大幅度主要由混合料含盐量决定。当含盐量为1.0%时,膨胀变形量受湿度的影响较为显著;含硫酸钠水泥稳定基层材料发生了盐分聚集和结晶作用,结晶后晶体形态变化较大,多数悬浮于固体颗粒之间,且体积显著膨胀,当膨胀力大于微观固体颗粒间的联结力时,便会造成颗粒距离增大,从而在宏观上表现出膨胀变形;水泥稳定基层材料含盐量与其膨胀量存在良好的指数关系,相关系数0.97以上;水泥稳定砂砾混合料中硫酸含盐量宜控制在0.136%以内。

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。

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。

低液限粘土类盐渍土路基的盐胀变形量计算

本文针对新疆生产建设兵团垦区盐渍土的特点,通过室内、外试验及理论分析,建立起以现场测试的盐渍土路基的盐(冻)胀量为基础,通过多元线性回归方法,建立低液限粘土类盐渍土路基的盐胀量计算关系式。

电渗-氯化钙对硫酸钠盐渍土变形的影响

过多的水盐含量是季冻区盐渍土产生变形的根本原因,而电渗可以通过驱动盐离子加速土体的排水固结,同时也会导致阴极土体含水率过大,进而产生严重冻胀变形。本文采用自制装置进行电渗联合氯化钙的室内试验,研究不同氯化钙含量(质量分数为0、5%、10%、15%的氯化钙溶液)对硫酸钠盐渍土变形的影响,结果表明:电渗联合氯化钙可以增大硫酸钠盐渍土的电导率,进而加速土中水的排出,相较于仅电渗处理,土体最终电渗排水量增加35%以上;硫酸钠盐渍土中过量的Na^(+)和SO_(4)^(2-)在电场力的驱动下分别向阴阳两极迁移,大部分随电渗水流排出,从而降低土体中含盐量,减小低温下土体冻胀盐胀变形;在电场力作用下,Ca^(2+)迁移到阴极并与水解产生的OH-结合形成Ca(OH)_(2)胶结物,大大增强土颗粒间的粘结力,而多余的Ca^(2+)与可溶性硅酸盐发生反应形成水合硅酸钙(C-S-H),并沉积在土颗粒表面,增加土颗粒间的摩擦力,有效降低阴极土体的冻胀变形;经电渗-氯化钙处理后的硫酸钠盐渍土,微观结构更加密实,抵抗冻胀盐胀变形能力显著增强,其中以质量分数10%的氯化钙溶液的加固效果为最佳,相较于仅作电渗处理土体,最终排水量提高了近70%,阴极土体抗剪强度增大了27.1 kPa,冻胀变形量降低了65.1%,而当试验用氯化钙溶液中氯化钙质量分数超过10%后,由于渗流通道的淤堵和电极腐蚀,导致最终排水量和土体抗剪强度有所降低,土体变形量增大。

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。

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。

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。

低液限粘土类盐渍土路基的盐胀变形量计算

文章针对新疆生产建设兵团垦区盐渍土的特点,通过室内、外试验及理论分析,建立起以现场测试的盐渍土路基的盐(冻)胀量为基础,通过多元线性回归方法,建立低液限粘土类盐渍土路基的盐胀量计算关系式。

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。

硫酸(亚硫酸)盐渍土盐-冻胀变形预报模型及与原位观测对比研究

利用天山北麓水磨河流域细土平原区硫酸(亚硫酸)盐渍土无荷载和有荷载条件下多次冻融盐-冻胀变形试验研究成果,采用单向分层总和法和积分法建立了硫酸(亚硫酸)盐渍土盐-冻胀变形预报模型,并利用原位观测分析验证模型的可靠性,提出了建立地温观测体系和建立盐-冻胀变形试验标准的建议。

盐渍土路基盐胀性试验研究

盐渍土地区道路受硫酸盐渍土盐胀性及氯化物盐渍土溶陷特性的影响,对路基路面造成一定的变形破坏。为了研究硫酸盐渍土在季节性冻土地区外界环境及氯化物盐对其盐胀性的影响,通过对S207线盐渍土病害路段进行变形监测和室内盐胀对比试验,对试验结果进行盐胀性评价。结果表明:盐胀率作为评价硫酸盐渍土盐胀性的一个重要指标,其计算值取决于盐胀保证率所能达到的盐胀有效影响深度的取值和年度最大盐胀变形量;年度盐胀变形量要考虑氯化钠盐和变形缓冲层对硫酸钠盐胀变形的抑制和缓解作用。针对南疆盐渍土盐胀变形特性及影响因素,总结提出了盐渍土路基盐胀变形综合防治原则和防治方法,在南疆S207线改建工程中得到了应用,取得明显的防治效果。

阿拉尔市区道路盐胀-冻胀变形破坏机理研究

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胀-冻胀变形破坏。本文通过对严重变形破坏路段的路基土与道路两侧绿化带土体的含盐量进行对比检测试验,试验分析认为阿拉尔市区道路的变形类型属于盐胀-冻胀变形。对其盐胀-冻胀变形破坏的原因与机理进行分析研究,提出要解决阿拉尔市道路盐胀-冻胀变形问题,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胀-冻胀的影响。

盐渍土路基盐-冻胀变形影响因素及其防治技术分析

针对公路路基受盐渍土影响大的问题,结合新疆公路实际在对已造成盐渍土变形破坏公路调查基础上,分析对盐渍土路基盐-冻胀变形影响的主要因素,即气候环境、工程地质、盐渍土类型、盐分迁移方式,提出"5步骤"防治措施-控制路基填料含盐量、隔断水分和盐分运移、加强路基结构层、做好路基防排水、种植耐盐植物和降水固盐,提出具体应用方法。

上隔下疏型硫酸盐渍土路基盐胀模型试验研究

根据新疆阿拉尔市硫酸盐渍土路基现场调查结果,人工配制硫酸钠盐渍土,进行上隔下疏型硫酸盐渍土路基盐胀变形机制室内模型试验研究。在大气环境模拟室内进行对比模型试验,对比分析升温过程中设置有上隔下疏结构层的新型路基与普通路基温度变化,降温过程中的温度变化和盐胀变形;对试验路基排盐水效果进行分析。试验结果表明:在升温和降温过程中,新型路基结构保温层能有效减少路基内部温度变化幅度,影响程度随深度增加而减弱;在升温过程中,保温层阻止表面蒸发,减弱内部盐水迁移;在降温过程中,保温层能减弱路基表层盐胀变形,对深层盐胀的抑制效果比表层抑制效果明显;疏排水层能有效排出路基内盐水及减小路基深部盐胀变形的发展;保温层和疏排水层综合减小盐胀变形效果明显。

新疆水泥稳定基层拱胀变形机理研究

本文设计了水泥稳定砂砾盐胀试验、扫描电子显微镜观测试验、CT的断层扫描试验,研究了不同温度和硫酸盐含量条件下水泥稳定砂砾材料的盐胀规律,揭示了水稳基层材料的盐膨胀机理,提出了水稳基层混合料中硫酸盐含量的合理控制范围,为南疆盐渍地区水稳基层盐胀变形研究提供借鉴。盐胀试验结果表明环境温度高于10℃时,水泥稳定材料拱胀发展迅速,同时发生温胀及盐胀当温度;低于0℃时水泥稳定砂砾材料会出现盐胀现象,这是Na2SO4·10H2O晶体析出导致的;此外,随着升温速率的增加,水泥稳定材料拱胀量显著增大;随着含盐量的增加试件的盐胀变形显著增加,当试件含盐量在0%~0.2%时,水泥稳定材料试件的拱胀变形受盐分影响较小,当试件含盐量在0.2%~0.4%时,水泥稳定材料试件的拱胀变形一定程度受含盐量的影响,当试件含盐量大于0.4%时,含盐量对水泥稳定材料试件的拱胀影响显著。扫描电子显微镜观测结果表明当含盐量大于0.4%时,Na2SO4·10H2O结晶分布随着含盐量的增大不断密集,验证了在0.2%~0.8%的含盐量范围内水泥稳定基层材料的盐胀随含盐量增大而增大的宏观试验结果。CT的断层扫描试验结果表明水泥稳定材料胀主要发生在20℃~30℃和-10℃~0℃。其中,在20℃~30℃范围内,水泥稳定材料拱胀以温胀为主,但也存在一定程度的盐胀;在-10℃~0℃范围内,水泥稳定材料拱胀主要为盐胀。

新疆水泥稳定基层拱胀变形机理研究

本文设计了水泥稳定砂砾盐胀试验、扫描电子显微镜观测试验、CT的断层扫描试验,研究了不同温度和硫酸盐含量条件下水泥稳定砂砾材料的盐胀规律,揭示了水稳基层材料的盐膨胀机理,提出了水稳基层混合料中硫酸盐含量的合理控制范围,为南疆盐渍地区水稳基层盐胀变形研究提供借鉴。盐胀试验结果表明环境温度高于10℃时,水泥稳定材料拱胀发展迅速,同时发生温胀及盐胀当温度;低于0℃时水泥稳定砂砾材料会出现盐胀现象,这是Na2SO4·10H2O晶体析出导致的;此外,随着升温速率的增加,水泥稳定材料拱胀量显著增大;随着含盐量的增加试件的盐胀变形显著增加,当试件含盐量在0%~0.2%时,水泥稳定材料试件的拱胀变形受盐分影响较小,当试件含盐量在0.2%~0.4%时,水泥稳定材料试件的拱胀变形一定程度受含盐量的影响,当试件含盐量大于0.4%时,含盐量对水泥稳定材料试件的拱胀影响显著。扫描电子显微镜观测结果表明当含盐量大于0.4%时,Na2SO4·10H2O结晶分布随着含盐量的增大不断密集,验证了在0.2%~0.8%的含盐量范围内水泥稳定基层材料的盐胀随含盐量增大而增大的宏观试验结果。CT的断层扫描试验结果表明水泥稳定材料胀主要发生在20℃~30℃和-10℃~0℃。其中,在20℃~30℃范围内,水泥稳定材料拱胀以温胀为主,但也存在一定程度的盐胀;在-10℃~0℃范围内,水泥稳定材料拱胀主要为盐胀。

准东地区粗颗粒盐渍土室内盐胀试验分析

通过对新疆准东地区某电厂厂区内粗颗粒盐渍土室内盐胀试验分析,探讨了压实系数、含水量对盐胀变形的影响,得出了一些有意义的结论,旨在为类似盐渍土工程提供参考。

降雨作用下硫酸盐渍土水–热–盐迁移及变形特性试验研究

为明确降雨作用下硫酸盐渍土水–热–盐迁移及其变形特性,以甘肃河西地区的气候环境特点以及盐渍土类型为背景,在自主研发的室内底板–大气双控温模型箱内部制作硫酸钠盐渍土天然场地的几何相似比模型(1∶6),首次结合地表能量收支平衡特征研究无降雨和有降雨2种工况下硫酸钠盐渍土内部多物理场耦合变化的特点。研究结果表明:降雨作用会导致反射短波辐射、入射长波辐射以及地表温度减小,地表净辐射以及地表蒸发速率增加,且增加趋势与降雨量相关。受降雨作用影响,土体内部含水量和电导率增加,土体热通量和温度降低。并且,降雨作用导致硫酸盐渍土内部的放热时间增长。此外,降雨作用对硫酸盐渍土内部水–热–盐各物理场的影响随着深度的增加逐渐减弱。一年四季交替过程中,硫酸盐渍土经历了先融沉后盐冻胀的变形过程。并且受降雨作用的影响,硫酸盐渍土的融沉变形和盐冻胀变形呈现不同程度的增加。研究结果为应对气候变化背景下盐渍土地区的环境灾变问题和工程问题提供一定的指导。

南疆不同地区盐渍土工程性质的试验研究

新疆南疆属盐渍土分布较广、盐渍土灾害严重的内陆干旱荒漠区域。不同地区由于地形、地貌及地下水分布的差异,导致其盐渍土工程性质有着明显的区别,使盐渍土灾害防治存在不确定因素。作者通过南疆三地区盐渍土工程性质的试验对比研究,试验分析结果表明:南疆不同地区受区域地形、地貌及地下水分布的差异和地质构造的影响,其盐渍土分布具有较明显的区域分异性,盐分组成及含盐量具有很大的差异,使不同地区的盐渍土在力学强度、土的可塑性及盐渍土盐-冻胀变形特性方面存在较大的差异。