吉林农安县盐渍土理化特性及水盐运移规律研究

以吉林省农安地区盐渍土土样为研究对象,通过研究其基本理化性质以及土样中水分和盐分变化规律,分析了农安地区盐渍土的性质及其对水盐运移的影响。结合相关文献中研究区的气象资料及试验成果可知,该地区水盐迁移具有明显的季节性:在未冻结期,春季干旱土体以蒸发作用为主,土中水分带动盐分向地表方向迁移,地表浅层土的含水率低,但盐分聚集;夏季多雨,以淋滤作用为主,水分带动盐分向下运移;在冻结期,受温度梯度的作用,盐分随水分向冻结锋面迁移。研究成果可为农安地区盐渍土水盐运移规律研究及道路翻浆的防治提供实验依据。     

气候作用下红黏土边坡湿热迁移特性及数值模拟分析

红黏土边坡的湿热迁移特性对土体强度及整体稳定性具有重要影响。为此，在广西桂林市桂林理工大学雁山校区内建立了红黏土边坡现场监测系统，跟踪监测红黏土边坡含水率和温度随季节的变化规律。在此基础上，利用有限元分析软件ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ进行有限元数值模拟。结果表明:红黏土边坡的湿热特性受大气作用影响显著，土体含水率和温度随季节的变化呈正弦波动变化。土体含水率主要受降雨和蒸发的影响，土体温度主要受大气温度和太阳辐射影响。温度的变化随着深度的增加呈现明显的滞后性，温度的变化可以间接反映土体水分的迁移特性，两者的耦合作用促使土体湿热发生迁移。     

江苏滨海平原微承压水层位水土体含盐特征及其相关性分析

通过采集测试土样和水样,分析了研究区地下水水化学特征和土体含盐特征。研究表明:江苏滨海平原地区微承压水为海相沉积水,以盐水为主,水化学类型主要为Cl-Na。微承压水盐分主要来自海水。成井层位土体含盐量较高,以弱盐渍土为主,盐渍土类型为氯盐渍土。土中盐分主要来自海水浸渍,且地下水中的Na+与地层中的交换性钙离子、镁离子产生了阳离子交换。土中易溶盐主要指标和地下水主要指标对应呈线性正相关,建立了矿化度和成井层位土体易溶盐各指标的线性回归模型,并采用HYRD1号井进行了验证,效果良好,说明了土体盐度分析在地下水咸化中的指示作用。     

干旱区高盐度潜水蒸发条件下土壤积盐规律分析

为分析干旱区高盐度潜水蒸发条件下土壤中盐分积累规律,利用室外土柱模拟试验开展了不同TDS(Total Dissolved Solids)(30和100 g/L)、不同包气带质地(细砂和粉质黏土)和不同潜水埋深(0.5、1.0和3.0 m)的高盐度潜水蒸发条件下分层土壤盐分的监测工作。通过对各个土柱不同深度7次取样得到的土壤平均含盐量数据分析表明:高盐度潜水蒸发条件下,潜水埋深越浅,土壤剖面上相同深度范围内的含盐量就越大;在其他条件一定时,包气带质地为粉质黏土的土壤剖面含盐量大于包气带质地为细砂的土壤剖面含盐量;由于黏性土的膜效应和土壤中积盐对土壤孔隙的填充作用,导致粉质黏土土柱上层的土壤含盐量表现为潜水TDS为30 g/L的大于潜水TDS为100 g/L的,在土柱下层的土壤含盐量表现为潜水TDS为30 g/L的小于潜水TDS为100 g/L的;由于TDS升高对毛细水的重力和土体结构的改变,随着潜水TDS的升高,粉质黏土土壤剖面上出现局部积盐深度下移的趋势。     

冻融循环作用下寒旱区盐渍土中水、盐迁移研究综述

盐渍土在冻融循环作用下会发生水盐迁移,造成土体结构破坏及强度损伤,给工程建设造成危害。为深入认识和总结盐渍土水盐迁移规律、影响、治理措施等研究成果,分别对盐渍土室内试验、现场试验、土体病害机理及改良措施等的现状、结果、问题进行了简要回顾和总结,讨论了土体含水量、含盐量、盐分种类、荷载、温度、干密度等对水盐迁移的影响及影响程度,重点介绍了基于自然环境下的水盐迁移试验所取得的水盐迁移运动分布特征、土层温度场变化特征方面等研究成果,并指出水、热、盐、力四场耦合因素下的试验研究是未来盐渍土研究的方向。冻融循环作用下的盐渍土的水盐迁移作用会导致土体盐-冻胀现象,进而引起盐渍土物理力学性质变化,而相关研究表明充分运用地基加固、固化剂加固和温度控制等措施隔绝水盐运移通道、减小温度对土体的干扰可以实现对盐渍土的治理和改良。     

盐渍土盐胀特性与水热状态变化特征试验研究

为了研究外界自然条件下的盐渍土盐胀特性与水热传递变化特征,进行了含盐量和干密度单向控制下的室内膨胀变形试验和为期一年的地基变形、地温和含水率综合监测现场试验。结果表明:盐渍土地基温度传递呈现正弦波式的周期性变化,自然环境温度对地基土体的有效影响深度为1.8 m,在0.8 m附近存在正负温度的过渡交界面;盐渍土地基水分迁移的基本动力来自于土层温度场的变化,距离地表0.6 m以上土体的含水率随温度变化的幅值最大;盐胀变形的主要分布区在地层1 m以上深度范围内,盐渍土盐胀变形主要受温度、分水、含盐量和干密度影响,盐胀变形快速发展的温度区间为10℃^-5℃,严寒期盐胀变形发展受毛细水的冻结影响而减缓,含盐量在2%以上的盐渍土对于温度变化的敏感性增强,盐胀增长趋势更为突出,盐渍土盐胀变形快速发展所需的降温幅值随干密度增大而减小。     

蓄水和蒸发条件下土壤过渡层中水盐运移规律研究

在国内外有关土壤水盐运移规律研究成果的基础上,应用陕西省卤泊滩综合治理和谐生态模式,分析了在蓄水和蒸发条件下,土壤饱和层与非饱和层之间的过渡层中盐分变化规律以及对土壤饱和层和非饱和层盐分的影响。针对3组不同初始条件,分别开展了室内试验和数值模拟。结果表明,在地下水位基本稳定情况下,土壤非饱和层与饱和层之间存在一个10～20cm的过渡层。在蒸发条件下,由于土壤毛管的水分蒸发作用的最低范围在过渡层内,所以过渡层有隔离下层盐分作用。如果土壤非饱和层含盐量高,蒸发可能呈返盐;如果土壤非饱和层含盐量不高,但过渡层含盐量高,蒸发也可能呈返盐;过渡层如果含盐量低,蒸发返盐的可能性很小;但过渡层以下的饱和层盐分,不管含盐量高低,均处于相对稳定状态。过渡层对下层高含盐的隔离作用显著。     

含盐量垂直迁移对渠道填筑质量影响分析

文中对吉林西部盐渍土地区典型区盐渍土含盐量,进行垂直分布试验,试验结果表明,该区域盐渍化土含盐量垂直分布不均,并且含盐量具有随季节迁移的特点。根据试验结果及盐渍土的工程特性,提出了该地区渠道填筑的质量保证措施。     

冻融循环作用下盐渍土病害机理及改良技术综述

盐渍土在冻融循环作用下,主要表现出盐胀和冻胀特性,对土体结构造成破坏,土体发生变形,从而降低土体强度,给工程建设造成危害。为改良盐渍土、防治盐渍土病害,从盐渍土病害产生的机理出发,介绍了结晶压力是导致土体结构发生破坏、土体发生变形的本质因素,证实了结晶压力的大小与孔隙大小有关。水盐迁移会加剧盐胀和冻胀的发生。在冻融循环作用下,水分和盐分向土体表层发生运移。盐渍土的盐-胀特性受土体的干密度、含水量、含盐量、荷载和温度的影响,不同因素的影响程度不同,干密度的影响较含水量小。干密度越大、含水量和含盐量越高、降温速率越慢,盐-冻胀越强烈。荷载对盐-冻胀有抑制作用。通过对盐渍土病害机理的研究,结合盐渍土盐-冻胀的影响因素,从土质改良、加固土体、阻断水盐通道和温度控制四个方面阐述了冻融作用下盐渍土的改良方法,可供盐渍土地区的工程建设参考。目前关于结晶压力的研究主要是定性方面的,水盐迁移的研究以室内试验为主。未来对盐渍土病害机理的研究将主要集中在结晶压力的定量研究和水盐迁移的现场试验等方面。     

冻融循环作用下盐渍土病害机理及改良技术综述

盐渍土在冻融循环作用下,主要表现出盐胀和冻胀特性,对土体结构造成破坏,土体发生变形,从而降低土体强度,给工程建设造成危害。为改良盐渍土、防治盐渍土病害,从盐渍土病害产生的机理出发,介绍了结晶压力是导致土体结构发生破坏、土体发生变形的本质因素,证实了结晶压力的大小与孔隙大小有关。水盐迁移会加剧盐胀和冻胀的发生。在冻融循环作用下,水分和盐分向土体表层发生运移。盐渍土的盐－胀特性受土体的干密度、含水量、含盐量、荷载和温度的影响,不同因素的影响程度不同,干密度的影响较含水量小。干密度越大、含水量和含盐量越高、降温速率越慢,盐－冻胀越强烈。荷载对盐－冻胀有抑制作用。通过对盐渍土病害机理的研究,结合盐渍土盐－冻胀的影响因素,从土质改良、加固土体、阻断水盐通道和温度控制四个方面阐述了冻融作用下盐渍土的改良方法,可供盐渍土地区的工程建设参考。目前关于结晶压力的研究主要是定性方面的,水盐迁移的研究以室内试验为主。未来对盐渍土病害机理的研究将主要集中在结晶压力的定量研究和水盐迁移的现场试验等方面。     

季节冻土区梯形混凝土衬砌渠道冻胀预测研究

依据热传导和质量迁移理论,建立渠基冻土温度场、水分场和应力场耦合数学模型,分析了影响季节冻土区渠基土体冻结的核心因素温度和水分运移量,提出以冻结期渠基土体温度和水分迁移量为变量,建立渠基土体冻深和冻胀量预测模型。借助于季节性冻融条件下梯形混凝土衬砌渠道原型观测成果,观测了冻结期渠基以下5 cm处土体温度以及水分迁移量,研究了季节冻融渠基温度和水分运移及其诱发的冻深发展和冻胀变形的变化。经检验,预测曲线与实测曲线基本一致,且满足误差要求,用冻结期土体温度和水分迁移量来预测冻深、冻胀的方法准确可行。     

特大型水坝对坝区土体可溶盐迁移影响分析

基于坝体土体可溶盐离子含量的变化,探究特大型水坝坝区气候变化对坝体土体可溶盐离子迁移规律的影响。以国家气象中心的三峡与小浪底坝区降水与气温资料为基础气候数据,分析大坝蓄水运营阶段对坝区区域气候的影响,同期监测坝区土体可溶盐含量变化,以探究特大型水坝在蓄水运营阶段对坝区土体可溶盐含量影响。试验结果表明,坝区土体可溶盐含量与坝区水位呈现出显著的负相关关系;坝区土体可溶盐离子含量与坝区水位呈现出较弱的正相关关系,即坝区土体的渗流对土体可溶盐迁移影响较弱。     

塔里木沙漠公路沿线浅层地下水化学特征

为研究新疆塔里木沙漠公路沿线浅层地下水水化学特征及其成因,运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、相关性分析和离子比值等方法分析研究区2014年20组浅层地下水水样测试结果,并探讨沙漠公路沿线水化学演化过程的主要控制因素。研究结果表明,浅层地下水中主要阴阳离子为SO42-和Na+;TDS介于543.61～10 249.74mg/L,平均值为4 087.58mg/L;pH值的范围在7.11～9.05,平均值为7.87;总硬度超过450 mg/L的水样占95%;地下水水化学类型以SO4·Cl-Na型、SO4·Cl-Na·Mg型和SO4·Cl-Na·Ca型为主;地下水中SO42-和Na+是TDS的主要来源,且SO42-和Na+主要来源于岩盐或蒸发岩溶解;各主要离子间均有较好的相关性,其来源具有一致性;大气降水作用对研究区地下水化学组分几乎没有影响,地下水主要受蒸发浓缩和岩石风化作用影响;地下水中主要离子来源受硅酸盐岩和蒸发盐岩风化溶解影响较大,同时受到碳酸盐岩的溶解和阳离子交换作用影响。     

沧州地区微咸水水化学特征及灌溉水质评价

随着我国利用微咸水灌溉面积逐年增加,灌溉水质安全问题显得非常重要。以沧州中部微咸水分布区为典型研究区,采用统计分析、相关性分析及同位素分析等方法来研究区域内微咸水的水化学特征和补给来源,同时利用全盐量(以电导率EC指示)和钠吸附比(SAR)两个指标来综合评价灌溉水质。结果发现:浅层地下水类型多为Cl—Na型,来自全新世以来的降雨补给,盐分来源于海相沉积地层中的盐岩溶解;地表水的水化学类型多为Cl·SO_4—Na·Mg型,主要补给来源为浅层地下水,盐分受蒸发作用控制;利用当地微咸水灌溉均会产生盐害和碱害,但碱害程度小于盐害程度,其中地表水灌溉盐化危害程度为低—中度,地下水灌溉引起盐化程度为中—重度。     

某滨海厂址三水转换规律

为确定某工程地下水环境影响评价的目标和范围，以其滨海厂址为研究对象，基于水文地质调查工作成果， 采用水位动态监测、水化学分析和氢氧稳定同位素示踪技术，开展大气降水、地表水和地下水之间的相互转化规 律研究。结果表明：研究区地下水水位动态随着降水量变化存在显著的季节变动，不同水体水化学特征和氢氧稳 定同位素组成存在差异，大气降水补给浅层地下水和地表水，浅层地下水与不同的地表水之间存在相互转化的水 力联系且受到明显的蒸发影响，深层地下水主要接受更新世冰期古水的补给，与浅层地下水联系微弱。     

灌区地下水控制埋深与利用量对洗盐周期的影响

灌区地下水位调控可增加作物对浅层地下水的利用量,但当地下水含盐量较高时,作物对其利用会加快盐分在根区的累积速度,进而影响灌溉淋洗制度。本文根据农田水盐平衡的基本原理,考虑不同埋深的浅层地下水利用条件下根区土壤盐分的累积过程,建立了土壤盐分淋洗周期的理论模型,并根据两组试验数据进行了应用分析。计算结果显示,位于半干旱区的研究区,地下水含盐量4.43 g/L,埋深维持在1 m和1.5 m时,多年平均降雨条件下,棉花生长期内需要排水洗盐的周期分别为100 d和140 d;埋深大于2 m时,淋洗周期超过了生长期。另一研究区位于干旱区,滴灌棉田地下水埋深为1.5 m时,用含盐量为2.81 g/L的微咸水进行滴灌,棉花生长期内需要排水淋洗的时间为78 d左右。因此,即使在灌区水位调控抬高地下水位后,在一个生长周期内,根区土壤盐分的增长过程仍然相对缓慢,为灌区制定淋洗制度提供了时间窗口。     

干湿循环作用下土质边坡稳定性分析

针对饱和非饱和土质边坡在干湿循环作用下的稳定问题,考虑降雨入渗和地表蒸发的作用,基于增加了蒸气项的非饱和土渗流理论,使用VG模型拟合土体的土壤水分特征曲线和渗透系数函数,并使用有限单元法和极限平衡法对干湿循环作用下边坡含水量和抗滑稳定安全系数进行分析.在无降雨、只有大气蒸发作用时,非饱和区土体含水量减少,孔隙负压增大,...     

补水条件下路基土体冻结过程中的温湿度分布研究

季节冻土区路基土中的水热迁移往往导致道路病害。为进一步研究季节冻土区路基土体在冻结过程中温度和水分的变化规律,建立开放系统条件下的土体水－热耦合理论模型,然后利用有限元软件进行求解,并借助补水条件下的单向冻结试验对模型的准确性进行验证。结果表明:土体冻结期间,沿试样高度方向的温度分布呈现由非线性分布向线性分布过渡趋势,未冻区水分在温度梯度作用下向冻结区迁移,并在冻结锋面处含水率发生突变;建立的开放系统条件下的土体水－热耦合理论模型能够较好地预测土体冻结过程中的温度和水分变化。     

填海造陆区盐分运移过程室内模拟与分析

在半湿润气候环境下,围填海区的表层土壤正面临着复杂的盐渍化问题。以压实填土为研究对象,通过土槽模型再现了潜水蒸发与侧向壤中流共同作用下的盐分运移过程,以探明围填海区的盐渍土形成机制。结果表明,在蒸发作用驱使下盐分向上补给,表层土壤的初始积盐类型为CaSO_4,海水对填土层的盐分补充导致积盐类型转变为CaCl_2和NaCl。在陆相渗流作用下,填土中将形成相对稳定的渗流状态。自由水面线以上为积盐状态,盐分类型以CaCl_2和MgSO_4为主;自由水面线以下为脱盐状态,盐分类型以CaCl_2和NaCl为主。土壤水盐的运移将改变酸碱度环境,pH值将随着含盐量的增加先下降后上升。在陆相地下水的补给下,填海造陆区的盐渍化防治工作应当重点关注地下存在挡水层或建筑物基础密集的地区。     

单向冻结条件下硫酸钠盐渍土的冻结温度试验研究

硫酸钠盐渍土具有明显的随季节温度变化而发生土体结构改变的特性，给工程造成较大危害。为了研究单向冻结条件下硫酸钠盐渍土的冻结温度特性，在室内配制初始含水率分别为15%、17%、19%、21%,含盐量分别为0%、1%、2%、3%、5%的硫酸盐渍土试样，采用可控温冰柜进行单向冻结试验。结果表明：(1)同一土体，不同位置处冻结温度相同，但达到冻结温度所需时间存在略微差异。(2)初始含水率和含盐量对硫酸钠盐渍土冻结温度有很大的影响，当硫酸钠含盐量为1%和2%时，冻结温度随初始含水率的增加呈“先陡后缓”型变化趋势，并在最优初始含水率时达到最大值，之后冻结温度随初始含水率变化曲线趋于平缓；当含盐量较高(5%)时，冻结温度随初始含水率增加近似呈线性增加趋势。(3)硫酸钠盐渍土冻结温度随含盐量的增加而降低，且盐量为1%～2%时，不同初始含水率土体冻结温度及达到冻结温度所需时间随含盐量均呈“归一性”变化趋势。在计算硫酸钠盐渍土冻结温度时，应将硫酸钠溶液视为非理想稀溶液。在同一初始含水率条件下，对硫酸钠含盐量与冻结温度按三次多项式进行拟合吻合度较高。该研究成果可为硫酸盐渍土地区工程建设提供参考。