土体冻胀和盐胀机理思维导图

西北内陆盆地粗颗粒盐渍土研究华遵孟,沈秋武(中国市政工程西北设计研究院,甘肃兰州　730000)摘要:本文概括论述了西北内陆盆地粗颗粒盐渍土的成因、赋存形态、分布规律、工程危害及其影响因素以及地基处理与防治措施等方面已有的研究成果,同时根据粗颗粒盐渍土研究现状的分析提出了今后研究方向和内容。

关键词:粗颗粒盐渍土;盐胀;溶陷中图分类号:P 64113,X 143文献标识码:AAbstract :R esearch results on coarse saline so il of no rthw estern inland basin in the aspects of genesis ,state of existence ,law ofdistributi on ,engineering hazard and its influential facto r ,ground treatm ent and p reventive m easures are briefly stated herein .T hetrend and contents ofresearch hereafter are p ropo sed based on the analyses of the p resent conditi on of research on coarse saline so il.Key words :coarse saline so il ;salt s w ell ;karst co llap se收稿日期:1999207226作者简介:华遵孟(19412),男(汉族),甘肃兰州人,高级工程师。

盐渍土是一种特殊地区性土。

在我国滨海、河流冲积平原及内陆盆地均有分布。

60年代之前,国内外针对农田盐碱化成因及改良做了大量研究。

60年代以后,随着盐渍土地区工程建设中不断出现的地表变形与基础腐蚀等病害,逐步开始对盐渍土地基工程性质进行研究。

粗颗粒盐渍土室内盐胀系数测定方法及应用孙安元;吴亚平;张晓波;王海新【摘要】This paper introduces the indoor testing method of the salt expansion coefficient of coarse saline soil. In the conjunction with the actual condition, the salt expansion characteristic of natural coarse saline soil with different water content ratios was discussed under the periodic change of the outside temperature. The results show that the indoor test device can measure the coefficient of salt and oil in the coarse - grained saline soil under different temperature conditions, which can provide effective basis for practical engineering construction. During the test, with the decrease of the whole soil temperature, the rate of swelling and shrinkage of the soil is obviously accelerated, but the maximum salt expansion is not significantly increased due to the change of the expansion rate. The effect of salt expansion is more obvious than that of natural coarse salt in the condition of the optimum water content, and the salt swelling sensitivity is increased obviously. In the high moisture condition, a frozen soil layer of high water content appears on the surface layer after freeze-thaw cycles. In the process of heating, the surface layer shows the superposition characteristic of melting and collapsing of surface layer and local collapse.%介绍一种室内粗颗粒盐渍土盐胀系数的测试方法,并结合实际情况讨论在外界温度周期性改变的条件下,不同含水量配比的天然粗颗粒盐渍土的盐胀特性.研究结果表明:此室内试验装置能测定不同温度工况下的粗颗粒盐渍土盐胀系数,可为实际工程建设提供有效依据.试验过程中,随土体整体温度的降低,土体的胀缩速率明显加快,但最大盐胀量不因胀缩速率的改变而显著增加.天然粗颗粒盐渍土在最优含水量配比状态下较自然状态盐胀效应更为明显,盐胀敏感度显著增加.在含水量较高的状态下,天然粗颗粒盐渍土在经过多次冻融循环后土体表层出现高含水量冻土层,在升温过程中呈现表层冻土融化塌陷及局部溶陷的叠加特性.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2018(015)002【总页数】5页(P378-382)【关键词】粗颗粒盐渍土;盐胀系数;测定;应用【作者】孙安元;吴亚平;张晓波;王海新【作者单位】兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州 730070;兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州 730070;铁道第三勘察设计院集团有限公司天津 300142;兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】U213.1工程中把易溶盐含量超过 0.3%的岩土体称为盐渍土，盐胀指的是盐渍土在外界温度变化的工况下由易溶盐结晶而引起的土体膨胀现象。

128工程技术0　前 言 随着我国西部经济建设不断推进和发展以及“一带一路”战略的实施，在西北盐渍土地区的工程建设，如铁路、公路等建设的开展，使得盐渍土地基的盐胀、溶陷、腐蚀等工程病害日益突显。

盐渍土问题是工程领域研究的重要问题之一，也是研究的热点问题。

1　冻融循环条件下盐渍土的特性研究 西北盐渍土的研究是复杂的课题，冻融循环条件作用下，土体的性质发生变化。

许多学者对冻融条件作用下的盐渍土研究已有开展。

1.1　盐胀特性 盐渍土在盐、水、温度等因素共同作用下形成了盐胀特性。

张莎莎，杨晓华，戴志仁[1]进行了室内多次冻融循环试验，对天然粗颗粒盐渍土，从不同角度进行盐胀规律的分析。

贾磊，侯征，王维早[2]研究盐渍土发生盐胀的机理，为解决盐渍土的盐胀病害提供了理论依据。

韩志强，包卫星[3]研究表明冻融循环次数的增加会使盐渍土大颗粒骨架破坏。

李劲松,李春成[4]对天山北麓水磨河流域细上平原区硫酸(亚硫酸)盐渍土进行多次冻融盐一冻胀试验研究，发现了硫酸钠含量、冻融次数与对盐渍土的影响变化规律。

慈军，张远芳，那姝姝[5]以罗布泊湖积平原区的盐渍土为研究对象，针对盐渍土冻胀和融沉的影响因素、冻融循环次数等方面进行试验研究。

万旭升[6]等通过室内试验发现盐渍土的盐胀主要发生在正温区，而负温下主要发生冻胀。

米海珍[7]研究多次冻融循环条件下粗颗粒硫酸盐渍土的盐胀特性，结果表明，盐胀主要集中在-5~15°C，且此温度区间盐胀量变化较小。

1.2　溶陷与腐蚀特性 在盐渍土由三相体转变为二相体的过程中，通常伴随着土体结构的破坏和土体的变形，通常表现为溶陷。

孙明星[8]对盐渍土在含盐量影响下的物化性质和盐渍土的分级压缩变形特性进行研究。

陈炜韬等[9]从盐类性质、含水量及微观结构三个方面分析了冻融循环对盐渍土粘聚力的作用机理。

于青春等[10]通过干燥法和滴水法研究了盐渍土在失水和吸水条件下，随含水率变化的抗剪强度公式。

盐渍土的工程性质（1）盐胀性相对于常见的几种易溶盐，硫酸盐的膨胀性最强，氯盐次之。

干旱地区日温差较大，由于温度的变化，硫酸盐的体积时缩时胀，致使土体结构疏松。

在冬季温度下降幅度较大，可产生大量的结晶，使土体剧烈膨胀。

碳酸盐含大量的吸附性阳离子，遇水便与胶体颗粒相作用，在胶体颗粒和粘土颗粒周围形成结合水薄膜，不仅使土颗粒间的内聚力减小，而且引起土体膨胀。

（2）溶陷性盐渍土中所含的易溶盐类成为土颗粒之间胶结物的主要成分，干燥状态下它具有强度高、压缩性小的特点，但遇水后，可溶性盐类溶解，土体在荷载或自重作用下下沉，此即是盐渍土的溶陷性。

（3）腐蚀性①对混凝土的侵蚀性盐渍土及其地下水对混凝土的侵蚀性有3种类型。

a. 溶出型侵蚀是指地下水中游离的碳酸根、碳酸氢根等负离子在一定条件下与混凝土表面的碳酸钙或氢氧化钙等作用，生成可溶性的碳酸氢钙而导致混凝土强度降低。

特别在强透水土层中，地下水补给源中含有碳酸盐类时，易发生溶出型侵蚀。

b. 酸性结晶性侵蚀主要是地下水的硫酸根离子与混凝土中的铝酸三钙作用生成钙矾，使混凝土强度丧失。

c. 碱性侵蚀是指当碱溶液NaOH浓度较大，且有二氧化碳存在时，NaOH渗入混凝土孔隙，形成具有10个结晶水的碳酸钠，其体积可为原来的2.5倍，对混凝土强度同样会造成一定的危害。

②对金属的腐蚀性由于土壤中盐离子的存在，地下金属管线受到不同程度的腐蚀，在我国以氯盐为主的海滨盐渍土壤中，钢质输油管线虽然都经过普通石油沥青涂层防腐，但是仍不能完全避免腐蚀的发生，对道路常用的钢筋等材料也具有不同程度的侵蚀和腐蚀作用。

（4）水稳性水对盐渍土的稳定性影响很大，在潮湿的情况下，一般均表现为吸湿软化，使稳定性降低。

一般在干旱缺水的情况下，可以用超氯盐渍土修路基，但在路基土中硫酸盐和碳酸盐的含量不能过大，否则由于松胀作用和膨胀作用，将破坏土体结构，降低其密度和强度。

（5）压实性当土中的含盐量增大时，其最佳密度逐渐减小，当含盐量超过一定限度时，就不易达到规定的标准密度，导致土体无法压实，容易产生沉降。

河套平原盐渍土公路工程病害机理分析及对策研究摘要：分析了西北内陆盐渍典型区（河套平原）公路工程的主要盐渍土病害，分析其发生机理，、规律特征，进而提出相应的工程病害防治措施，在河套平原进行具体实践应用，为盐渍土地区道路的设计、施工、维护提供一定的技术支撑。

关键词：河套平原；盐渍土；病害；机理分析；对策盐渍土广泛分布在我国西北内陆地区和滨海河流冲积平原内，面积大，类型多。

据文献[1]统计，全国约有19.08万km2现代(活化)盐渍土，约占国土面积的2％，目前我国约有1／5耕地存在不同程度的盐渍土和次生盐渍化特征，有2.6亿亩受潜在盐渍化威胁的土壤。

其中西北内陆区的青海、新疆、内蒙古、甘肃、宁夏等省区的分布较广，约占盐渍土分布地区总面积的60％。

盐渍土既具有一般土的共性，又是一种由于盐胶结而具有特殊性质的多相复杂体系[2]。

盐渍土最大的特点就是在水、热、力学方面的不稳定性。

西北干旱地区分布广泛的盐渍土给公路建设带来了许多挑战，其中由于盐渍土具有溶陷性、盐胀性和腐蚀性等特殊的工程性质，在盐渍土中的水会携盐上聚，使路基次生盐渍化，危害路基稳定，导致公路地质灾害发生。

本论文首先对西北地区典型区域-河套平原的盐渍土分布和特点进行阐述，其次总结了典型地区的路基的盐渍类型，并基于已有的盐渍土水分运动、病害机理的研究成果，提出的相应对策措施，研究成果对我国盐渍土公路建设理论丰富和社会实践指导意义。

1 河套平原盐渍土概述河套平原位于内蒙古自治区的西部，平原北部是阴山山脉的主体狼山，西为乌兰布和沙漠，南临黄河，东依乌梁素海(图1)。

河套平原自北向南又分为山前冲洪积倾斜平原，呈条带状分布，微向南倾，往南为黄河冲湖积平原，为平原的主体，略有西高东低，南高北低的趋势。

本区属于温带大陆性干旱气候带，降水量很少，而蒸发强烈，地势平坦开阔，局部有一定的起伏，总的地势自西南向北东微倾[3]。

该区域为西北干旱区盐渍土分布的典型区域。

河套平原为黄河冲积平原，海拔850米，广阔的河套平原可以利用黄河水自流灌溉，地下水位高、土壤水分蒸发量大、含有较多可溶性盐。

盐渍土盐胀机理分析作者：井浩来源：《房地产导刊》2013年第10期【摘要】本文分析了硫酸盐渍土盐胀率随含水量、硫酸钠含量、初始干容重、温度和CL―/SO42―五因素变化的规律。

指出了含盐量、含水量、初始密度对盐胀影响程度不同且具有交互作用。

对硫酸盐渍土地区的基础处理提供参考。

【关键字】硫酸盐渍土，盐胀率，影响因素我国西北地区的新疆、青海、甘肃等地有大面积含盐量较高的盐渍土。

盐渍土的固相和液相组成和非盐渍土不同，土中易溶盐受温度、含盐量、含水量的影响可以以液相、固相、液相和固相混合形式存在。

在四季气温周期性变化过程中，盐渍土中盐分的迁移和聚集，反复结晶与溶解，使土的物理力学性质发生剧烈的变化，给这些地区的交通、工业与民用建筑带来严重的危害。

硫酸渍土中硫酸钠结晶引起土体盐胀和冻胀造成工程破坏的例子屡见不鲜，而随着西部大开发的进一步深入，在盐渍土上修筑的工程进一步增多，深入展开硫酸盐渍土盐胀及抑制技术研究为保证工程建筑安全运行有着十分重要的意义。

硫酸盐渍土盐胀随含水量、硫酸钠含量、初始干容重、温度和Cl-/SO42-比值等因素的改变而变化，且有一定规律性[1]。

分析硫酸盐渍土的盐胀在各因素影响下的变化规律，对防治建筑工程的盐胀危害有重要指导意义。

1.含水量对盐胀的影响实验研究表明[2]，硫酸盐渍土最大膨胀值，基本上以该土的最佳含水量为界限，如图1（试件最佳含水量为15%）。

当土中含水量小于或大于此数值（不包括吸附水），膨胀量都有不同程度的降低。

这是因为在最佳含水量时，容易达到最佳夯实密度，此时土的孔隙率较小，一旦发生盐胀，土即随之发生变形，而小于或大于最佳含水量时，土的夯实密度不易达到最佳密度，孔隙率相应较大，使盐胀变形受到限制。

2. 含盐量对盐胀的影响图2表示了含盐量对盐胀的影响[3]。

可以看出盐胀率在含盐量增加的最初显著增大，随后趋势变缓。

这是因为土体的盐胀是土中硫酸钠吸水结晶所致，因此，随着土体中盐分的增加，土体可能的盐胀程度便会加大，但当盐分增加到不能被土中水分完全溶解时，多余的盐分将不直接参与盐胀。

·112·NO.10 2019( Cumulativety NO.46 )中国高新科技China High-tech 2019年第10期（总第46期）1　工程概况新疆哈密东南部200万风电项目进场道路工程施工地点在哈密地区，哈密地区位于新疆东部，是新疆通往内地的要道，也是新疆与蒙古国发展边贸的重要开放口岸之一。

由于哈密位于高海拔地区，新疆哈密东南部200万风电项目进场道路工程在施工过程中，环境并不优越，昼夜温差大，施工具有极不稳定的因素。

当地环境具有少雨干燥、晴天较多等特点。

夏季酷热、蒸发强，给施工环境造成一定的影响。

常年这样的气候容易产生盐渍土，造成施工危害。

新疆哈密东南部200万风电项目进场道路工程施工面临着施工压力大、材料运距较远、施工条件相对较差等困难。

2　盐渍土的形成原因2.1　气候原因除了靠海地区外，盐渍土主要的生成地区以干旱气候环境为主，因为其降水量比较小，蒸发量却很大，年降水量和土壤盐分生成不成正比。

受到气候季风的相互影响，盐渍土的盐分会根据当地季节气候的影响发生变动。

夏季普遍降水量多，土壤中发生了季节性的脱盐状态，而在春季或者秋季这种干旱的季节，土壤蒸发掉大量的水分，又缺乏降水量，从而引起盐分积累。

冬季气温较低，低温低冰冻在土壤中，让温度和水分都有一定的差距，也能引起土壤内的盐分积累。

2.2　地形原因在我国西部地区中，主要地形多以高原平地、高原盆地、局部洼地为主。

盐渍土的形成是因为盐分会随着地面由高到底的汇聚。

高原地区洼地较多，让洼地成为盐地聚集地，而积水地区边缘和高处蒸发的又比较快，加速了聚集的速度。

2.3　母质原因通常来讲，盐渍土的母质生成原因是近代的沉积物或者是古代的沉积物，它们原本的成分不包含盐分，在特定的气候或者地形条件，才产生了盐分。

虽然盐渍土形成的母质原因不一定要具备上述两种条件，但是母质原因也直接影响着土壤的盐渍化程度。

2.4　植被原因由于该地区深根类植物体系或者盐生类植物体系，能够自行从土层深处运用根部吸取水分或者盐分，并且能储存在植物本身体内，而且高原地域植物往往生命力都比较顽强，植物死亡后，残存的水分和盐分就会自行分解，回归土壤。