粗粒硫酸盐渍土冻融循环盐胀性研究 (2011年)

为研究经多次冻融循环后粗粒硫酸盐渍土的盐胀特性及作为路基填料的适用性，采用室内冻融循环试验，在不同含水率、不同温度条件下，对硫酸盐渍土的盐胀性进行分析研究。试验结果表明：硫酸盐渍土的盐胀变形与含水量及温度有重要关系，并且盐胀量随着含水量的增加而增加，而当含水量一旦超过了最佳含水量后，盐胀量呈减少趋势；当含水率为4.0%的粗颗粒硫酸盐渍土在15～5℃降温区间，结晶比较活跃；当含水率超过最佳含水量时，在15～5℃降温区间土体容易发生塌陷。 ### 粗粒硫酸盐渍土冻融循环盐胀性研究 #### 摘要与研究背景 本文探讨了在经过多次冻融循环后，粗粒硫酸盐渍土的盐胀特性和作为路基填料的适用性。通过室内冻融循环试验，在不同含水率和温度条件下对硫酸盐渍土的盐胀性进行了详细分析。 #### 重要发现 - **盐胀变形与含水量的关系**：研究表明，硫酸盐渍土的盐胀变形与含水量密切相关，盐胀量随含水量增加而增加，但当含水量超过最佳含水量后，盐胀量呈现下降趋势。 - **最佳含水量的影响**：当含水率为4.0%时，粗颗粒硫酸盐渍土在15～5°C的降温区间内结晶活动较为活跃；若含水率超过最佳值，则在同一降温区间内土壤容易发生塌陷。 #### 盐渍土盐胀特性详解 盐渍土的盐胀特性主要受到多种因素的影响： - **颗粒组成与排列**：盐渍土的颗粒组成、形状以及颗粒间的相互排列对其盐胀特性至关重要。 - **颗粒表面特性**：颗粒表面特性会影响盐渍土颗粒间的结合状态，进而影响其盐胀行为。 - **盐晶体结晶状态**：盐渍土中的硫酸盐结晶状态也是决定其盐胀特性的重要因素之一。 - **毛细水作用**：毛细水的上升作用促使盐水向上迁移和聚集，这是盐渍土盐胀的关键过程之一。 #### 温度与含水量的作用机理 - 在适宜的含水量和温度条件下，硫酸盐渍土能够表现出显著的盐胀特性。 - 降温过程中，硫酸盐结晶成含有10个结晶水的芒硝，导致体积膨胀3.11倍。 - 随着温度的变化，硫酸盐的结晶形态发生变化，从而引起土壤体积的变化。 #### 冻融循环的影响 - 冻融循环过程中，土壤中的水分和离子会发生迁移，这直接影响到盐渍土的盐胀特性。 - 初始阶段表现为冷缩和盐胀，随后是失水干缩。 - 随着冻融循环次数的增加，盐胀增长速度逐渐降低，直至盐胀变形总量达到稳定状态。 #### 实验设计与样本选择 - 为了研究粗粒硫酸盐渍土的盐胀特性，选取了新疆奎屯-克拉玛依高速公路第六合同段K92+900处的天然盐渍土作为研究对象。 - 通过对这些土壤进行颗粒分析，确定其物理性质，包括颗粒大小分布和化学成分含量。 #### 结论与应用建议 - 研究结果为理解硫酸盐渍土在不同环境条件下的盐胀行为提供了重要的科学依据。 - 对于公路建设而言，了解硫酸盐渍土的盐胀特性对于预防路基损坏具有重要意义。 - 基于实验结果，提出了针对性的路基填料选择建议和技术措施，以减少盐胀对路基稳定性的影响。 #### 展望 未来的研究可以进一步探索不同类型的盐渍土在复杂环境条件下的盐胀特性，以及开发更加有效的路基防护技术，以提高公路工程的安全性和耐久性。 通过这项研究，我们不仅深入了解了硫酸盐渍土的盐胀机制，还为相关领域的工程实践提供了宝贵的指导意义。这对于提高我国西北地区乃至全球盐渍土地区的道路建设和维护水平具有重要意义。