固化劑加固凍結鹽漬土工程特性試驗

鹽漬土巖土工程特性研究現狀與進展

該文介紹鹽漬土分布的狀況及成因,闡述了國內外鹽漬土研究和鹽漬土病害治理的進展和主要成就,以及近年來在鹽漬土三相結構、鹽分運移和工程特性等領域研究的基本理論、方法和最新進展,探討了國內對西北地區(qū)鹽漬土巖土工程特性的研究,在此基礎上,指出了需要進一步研究的問題。

通過對新疆焉耆地區(qū)和碩至庫爾勒高速公路沿線天然鹽漬土的室內基本性質試驗分析,選取粉土、粘土類天然鹽漬土在開放系統(tǒng)中進行反復凍融循環(huán)條件下的試驗研究,從土類及鹽性角度研究得出氯鹽漬土的鹽脹規(guī)律。通過對氯鹽漬土進行溶陷試驗,研究氯鹽漬土在不同含水量和含鹽量條件下的溶陷變形特性,并定性分析氯鹽漬土溶陷系數與含水量、含鹽量的關系,可供工程人員參考。

介紹新疆鹽漬土的分布狀況及沉積規(guī)律,闡述了國內外對鹽漬土的主要研究成就和防治經驗,對新疆山前沖積平原類型鹽漬土的主要特性進行探討,提出對此類鹽漬土進行研究的重點。

介紹寒旱區(qū)鹽漬土分布的狀況及成因,闡述了國內外鹽漬土研究和鹽漬土病害治理的進展和主要成就,以及近年來西北寒旱地區(qū)工程特殊性等領域研究的基本理論、方法和最新進展,探討了國內對寒旱地區(qū)鹽漬土巖土工程特性的研究,在此基礎上,指出了需要進一步研究的問題.

為了深入研究西北地區(qū)天然粗、細顆粒鹽漬土的工程特性,探討不同鹽漬土的顆粒組成對鹽漬土地區(qū)道路病害防治措施方法選擇的影響,文中對采自甘肅及新疆的典型天然粗粒鹽漬土和細粒鹽漬土分別進行了室內基本工程性質試驗和大尺寸多次凍融循環(huán)鹽脹模型試驗,并對經過多次凍融循環(huán)后的天然鹽漬土進行電鏡掃描及分析對比。試驗結果表明,粗粒鹽漬土在降溫階段土體產生鹽脹后亦會出現下陷,最終土體溶陷量大于鹽脹量,凍融循環(huán)次數的增加會導致粗粒鹽漬土大顆粒骨架破壞塌陷;細粒鹽漬土具有較好的鹽脹累加性,隨著凍融循環(huán)次數的增加在自然升溫階段鹽脹累加性不再明顯,鹽脹率與凍融循環(huán)周期的關系符合二次拋物線變化規(guī)律;由于粗、細粒鹽漬土在凍融后微觀結構組成上存在差別,在選擇道路處治措施時應該采用不同的方法。

第47卷論文集 2011年8月 蘭州大學學報（自然科學版） journaloflanzhouuniversity(naturalsciences) vol.47proceedings aug.2011 文章編號:0455-2059(2011)-0054-04 鹽漬土工程特性的研究現狀與展望 胡昕,張希宏,劉厚健 中國電力工程顧問集團西北電力設計院,西安710032 摘要:隨著中國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施,西部地區(qū)的工程建設活動日益活躍,許多工程項目不可避免地遇 到了鹽漬土病害.因此,研究鹽漬土對確保西部地區(qū)工程建設的順利開展具有重要意義.本文對鹽漬土的成 因及分布規(guī)律、物理力學性質、各類病害的形成機制和處治措施的研究現狀進行了總結,并提出了今后的研 究方向. 關鍵詞:鹽漬土;含鹽量;工程特

介紹了鹽漬土工程特性,分析了鹽漬土中鹽分對瀝青材料、石灰及水泥等筑路材料的影響,深入探討了鹽漬土導致的路肩及邊坡松散剝蝕,路基凍脹翻漿等道路病害,對鹽漬土地區(qū)的道路設計,施工具有一定的指導意義。

鹽漬土廣泛存在于我國西北部地區(qū),因其具有鹽脹,溶陷等工程特性使得該地區(qū)的工程項目建設受到了嚴重的危害,嚴重的制約了當地基礎設施建設的發(fā)展。本文查閱了鹽漬土的相關研究,尤其是凍融循環(huán)條件下鹽漬土工程特性的研究并予以綜述,為解決該地區(qū)鹽漬土問題提供參考與借鑒。

采用室內顆粒分析試驗、界限含水量(質量分數)試驗、擊實試驗、強度特性試驗、變形特性試驗和溶脹試驗分析了板塊狀鹽漬土工程特性。分析結果表明:板塊狀鹽漬土主要由礫類土構成,其級配因取土樣位置而差異較大;塑性指數范圍、最大干密度范圍與最佳含水量范圍分別為0.57~3.20、2.22~2.25g.cm-3與5.7%~6.2%;天然狀態(tài)下的無側限抗壓強度最大值為28.6mpa,具有巖石的特性,屬于鹽巖;板塊狀鹽漬土為低壓縮性土,滿足高速公路地基變形指標要求;在水、熱環(huán)境的變化下,隨著板塊狀鹽漬土含鹽量的增大,溶陷系數與鹽脹力(量)增大,鹽脹起脹溫度隨著硫酸鈉含量的增加有較大幅度的提前;鹽漬土地區(qū)公路交通荷載可抑制其鹽脹,從而可以降低鹽脹對工程產生的病害。

濱海鹽漬土作為一種特殊土,具有溶陷、鹽脹、腐蝕等不良的工程特性,濱海地區(qū)鹽漬土路基填料是制約交通建設快速發(fā)展的重大巖土工程問題之一。為了解決濱海鹽漬土的工程應用,基于大量的室內試驗,研究分析了石灰改良鹽漬土路基填料的液塑限試驗、擊實試驗、室內cbr試驗和不同條件的不固結不排水三軸試驗結果,從工程技術、降低造價和環(huán)境保護等方面對濱海高速公路路基填料改良利用的可行性進行了研究論證,為濱海地區(qū)鹽漬土路基的修筑具有重要的指導意義。

為探究長安大學研制的新型4#粉體固化劑的固化效果,以山西忻州定襄縣粉質粘土為研究對象,進行了單摻長安大學新型4#粉體固化劑固化土制備。通過不同摻量與不同齡期固化土試件的浸水和不浸水無側線抗壓強度試驗,分析了摻量和齡期對固化土力學特性的影響規(guī)律。結果表明：養(yǎng)護前期,固化劑固化土強度增幅隨摻量增大而先快后慢,養(yǎng)護后期其強度增幅隨摻量增大而先慢后快;低摻量固化劑固化土強度增幅隨齡期延長而先快后慢,高摻量固化劑固化土強度增幅隨齡期延長而先慢后快。然后在考慮固化劑摻量和齡期對強度影響的基礎上,建立了符合該固化土力學特性的強度預測公式,為該固化劑在工程實際運用中開展強度保證理論和試驗研究探索。

新疆南疆屬鹽漬土分布較廣、鹽漬土災害嚴重的內陸干旱荒漠區(qū)域。不同地區(qū)由于地形、地貌及地下水分布的差異,導致其鹽漬土工程性質有著明顯的區(qū)別,使鹽漬土災害防治存在不確定因素。作者通過南疆三地區(qū)鹽漬土工程性質的試驗對比研究,試驗分析結果表明:南疆不同地區(qū)受區(qū)域地形、地貌及地下水分布的差異和地質構造的影響,其鹽漬土分布具有較明顯的區(qū)域分異性,鹽分組成及含鹽量具有很大的差異,使不同地區(qū)的鹽漬土在力學強度、土的可塑性及鹽漬土鹽-凍脹變形特性方面存在較大的差異。

對新疆昌吉地區(qū)粗顆粒鹽漬土水泥改良后進行室內溶陷試驗,研究水泥摻量和養(yǎng)護齡期對改良粗顆粒鹽漬土溶陷特性的影響規(guī)律.結果表明:摻加水泥摻合料并養(yǎng)護一段時間后,粗顆粒鹽漬土試樣的壓縮溶陷變形顯著減小.不養(yǎng)護條件下,溶陷系數隨水泥配合比增加無顯著變化規(guī)律；養(yǎng)護條件下,溶陷系數隨水泥配合比增加呈指數衰減特征；2%～4%水泥配合比溶陷性改良效果相對最優(yōu).不含水泥試樣溶陷系數隨養(yǎng)護時間增加呈波動形變化特征；含水泥試樣養(yǎng)護7d后,溶陷系數有一定程度降低,而后趨于穩(wěn)定數值；養(yǎng)護時間7d溶陷性改良效果相對最優(yōu)；相比養(yǎng)護時間,提高水泥配合比對溶陷性改良效果相對更優(yōu).不含水泥條件下,室內壓實重塑粗顆粒鹽漬土的溶陷系數亦小于0.01,為非溶陷性鹽漬土,與現場浸水溶陷試驗結果差異較大；一定條件下可把粗顆粒鹽漬土作為回填料進行碾壓,進而通過提高粗顆粒鹽漬土壓實系數可顯著改良地基土的溶陷性.

在已有研究成果的基礎上,系統(tǒng)分析和總結鹽漬土的鹽脹特征、溶陷特性、壓縮特性、抗剪特性、滲透特性、毛細性特征,對于指導我國鹽漬土地區(qū)公路的修筑和養(yǎng)護,提高工程質量具有重要意義。

鹽漬土是一種特殊土,文章重點分析了固化鹽漬土的物理特性,并通過多種室內試驗方法,著重研究固化鹽漬土的強度性質。依據大量的試驗資料,對固化鹽漬土的固化機理進行了科學分析和應用研究。用于公路路基填料提供科學依據,也為固化鹽漬土在濱海鹽漬土地區(qū)地基處理方面的推廣應用提供重要參考依據。

由于鹽漬土中含有大量so4^2-離子,在水泥加固過程中so4^2-離子與水泥石中的ca（oh）2等發(fā)生反應生成鈣礬石（3cao·al2o3·3caso4·31h2o）和硅礬石（caco3·caso4·caso3·15h2o）,引起加固土的體積膨脹,其產生的膨脹力使得水泥加固土強度損失?？果}脹固化劑在水泥加固的基礎上摻入外摻劑,抑制土中so4^2-離子與ca^2＋離子的反應,并加速水化硅酸鈣（csh）的形成,從而抑制高礦化度地基土加固中產生的鹽脹,同時產生的晶核效應使得加固土中的強度得到增長。通過正交試驗數據得到的回歸模型,可在確定試驗土含鹽量和含水率的基礎上確定固化劑最佳配比。

對東北松嫩平原的碳酸鹽漬土進行了勘察和室內試驗分析,結果表明碳酸鹽漬土在1m以內土壤含鹽量隨深度增加呈現先增加后減小的趨勢,在深度50~75cm的土層內含易溶鹽最多,其中陽離子以na+為主,陰離子以hco-為主;土壤的ph值在9.58~10.08之間,堿性較強;通過人工配鹽,測得碳酸鹽漬土隨著含鹽量的增大,土的液塑限都有所提高;通過膨脹試驗發(fā)現:當碳酸鹽含量大于0.5%時,膨脹量顯著增大,當含鹽量從0.5%逐漸增加到2.0%時,它的膨脹率最大可以達到23%;同時土體的抗剪強度與含鹽量也有密切的關系,當土的含鹽量增加時,黏聚力有減小的趨勢,而內摩擦角先減小后增大。

為了深入研究1#聚熱塔所處地基鹽漬土的工程特性,對該處鹽漬土分別進行了工程性質試驗、凍融循環(huán)鹽脹性試驗、室內溶陷試驗及現場溶陷試驗。試驗表明,一定荷載的存在能夠抑制鹽漬土鹽脹,當荷載為50kpa時,鹽脹基本消失,鹽脹活躍區(qū)間集中在-10℃~0℃;地基3m~6.2m深度處鹽漬土含鹽量大,浸水變形很大,未經處理不可直接作為建筑物地基;根據此處鹽漬土的工程特性,采用浸水預溶法對地基土進行處理。

濱海鹽漬土固化后物理力學性能試驗研究——濱海鹽漬土中易溶鹽遇水溶解，引起強度明顯下降，變形增大，嚴重影響其作地基或路基填料的工程性能．本文從力學強度和變形特性兩個方面，系統(tǒng)研究了二灰(石灰與粉煤灰)和高分子材料一sh固土劑對濱海鹽漬土的物理力學性...

對伊拉克魯邁拉地區(qū)鹽漬土進行了系統(tǒng)分析,采用室內試驗,結果表明魯邁拉地區(qū)的鹽漬土,含鹽量高,結構致密,干強度大,溶陷系數大;結合室內、外試驗成果和理論分析成果,提出了科學合理的鹽漬土施工建議。

利用離子土壤固化劑加固武漢市漢陽區(qū)紅粘土,紅粘土首先通過不同配比iss水溶液的處理,然后進行阿太堡試驗、擊實試驗、剪切試驗。試驗結果表明:紅粘土在加入iss后,塑性指數降低,最大干密度變大,粘聚力提高;此外,在最佳含水量下,密度對固化土抗剪強度參數的影響具有一定的規(guī)律性,其抗剪強度參數與壓實度(密度)呈很好的線性關系,具體表現為粘聚力隨密度的增加而增加,內摩擦角隨密度的增大而減小。