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。     

硫酸（亚硫酸）盐渍土有荷载多次冻融盐冻胀发育规律试验研究

通过对天山北麓水磨河流域细土平原区硫酸（亚硫酸）盐渍土有荷载多次冻融盐-冻胀试验研究,发现不同硫酸钠含量、不同压力土体多次冻融盐-冻胀变形随冻融次数的变化规律是土体膨胀力、土体抵抗力、外压力综合作用的结果。不同压力、不同硫酸钠含量土体冻融循环次数与土体盐-冻胀干密度和土体盐-冻胀率均符合二次抛物线规律。     

冻融条件下苏打盐渍土的水盐变化规律研究

冻融作用是导致我国北方半干旱地区土地盐渍化的主要原因之一。以吉林西部大安市为研究区域,通过野外调查和样品采集,开展了盐渍土的室内试验,研究了冻融过程中土壤水盐的运移规律。研究结果表明：该地区土壤中的水盐在冻融过程中经历了两次迁移过程,不同阶段具有各自的特点。冻结过程中,未冻层的水不断向冻层迁移并随之冻结,盐分亦随水分迁移;融化过程中,未融化的冰层阻碍水盐下渗,上层滞水向表层运移并蒸发,使表层盐分急剧增加。在水盐运移过程中,电导率与总盐的变化具有良好的相关关系。室内模拟试验为进一步阐明该区盐渍土的形成机理与影响因素提供了科学依据。     

硫酸盐渍土降温过程中的盐胀与冻胀特性

为研究降温过程中硫酸盐渍土盐胀与冻胀的内在联系,以冻结温度作为土体盐胀与冻胀的分界点,通过改变降温过程中盐渍土的水盐含量,控制盐胀与冻胀变形相对大小,开展了一系列盐渍土冻结变形试验,分析了水盐变化过程中,土体盐胀与冻胀的变化规律。结果表明降温过程中的盐胀与冻胀存在叠加效应,即总变形与总结晶体积之间不满足正相关关系,总变形受盐胀与冻胀强弱关系的影响,满足盐胀与冻胀的均势规律,即在盐胀变形与冻胀变形相等时,盐、冻胀总变形最小,总变形与盐胀比之间满足“M”形变化规律。研究结果对深入理解盐、冻胀变形的机理,建立盐、冻胀变形计算模型,以及开展盐、冻胀变形病害防治具有积极意义。     

亚硫酸盐渍土各冻融周期盐-冻胀规律试验研究

为研究罗布泊地区天然亚硫酸盐渍土盐-冻胀各冻融循环周期内的变化规律及影响因素,采用控制初始含水率和干密度的方法进行冻融循环试验。试验结果表明:亚硫酸盐渍土各周期的盐-冻胀率为先增后减的二次函数状,在冻融循环作用下盐溶液浓度降低,土体内部结构达到临界点,4周期后各周期的盐-冻胀率开始降低;前4周期的盐-冻胀率呈先减速后加速,且随含水率的增大表现明显,土体结构性损伤是盐-冻胀增长加速的主要原因;随初始干密度的增大,盐-冻胀作用在改变土体的孔隙和结构时所需的能量增加,试验中各周期的盐-冻胀率表现出波动性的变化。研究结果表明:亚硫酸盐渍土各冻融周期的盐-冻胀率与土体在各周期所呈现的结构状态有密切关系。     

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。     

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。     

冻融循环条件下罗布泊天然盐渍土的盐冻胀规律研究

以罗布泊湖积平原区的盐渍土为研究对象,分别从影响盐渍土盐冻胀的各因素-冻融循环次数、干密度、含水率等方面进行试验研究。结果表明:含水率为10%、13%的土样在第3次冻融循环时有最大的盐-冻胀增量;含水率为16%的土样则在第6次冻融时表现出盐-冻胀增量峰值。不同含水率、不同干密度的土样经多次冻融循环作用,土样的累加盐冻胀力随冻融循环次数的增加而递增;相同干密度情况下,土样的含水率为最优含水率时,其累加盐-冻胀力达到峰值;当土样含水率较小时,土样的累加盐-冻胀力随含水率的增大而增加;当含水率超出土样的最优含水率后,随含水率的增大其累加盐-冻胀力减小。     

冻融循环条件下罗布泊天然盐渍土的盐胀融沉规律研究

以罗布泊湖积平原区的盐渍土为研究对象,分别从影响盐渍土冻胀和融沉的各因素、冻融循环次数、干密度和含水率等方面进行试验研究。结果表明:不同含水率、不同干密度的土样经多次冻融循环作用后,土样的盐冻胀量随冻融循环次数的增加而递增;含水率相同而干密度不同的土样,其盐—冻胀率相差不大,含水率为影响盐—冻胀率的主要因素。     

季节性冻土区铁路路基冻融变形规律

为探究冻融循环作用对季节性冻土区铁路路基变形特性的影响,以兰新铁路的路基填土为研究对象进行冻融循环试验和固结压缩试验,得到了冻融变形和压缩特性的变化规律,并利用正交试验对压缩特性的影响因素进行显著性分析。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,冻胀率和融沉系数均呈多项式函数增加;在相同冻融循环次数下,两者均与含水率呈正相关,与压实度呈负相关。压缩模量随冻融循环次数的增加先增加,最终趋于稳定,各因素及其交互作用对压缩模量的影响从高到低依次为压实度B、含水率C、冻融循环次数A、B和C的交互作用BC、A和B的交互作用AB、A和C的交互作用AC。建议选取9次冻融循环后的压缩模量作为兰新铁路路基强度设计值,该研究成果对防治冻胀融沉和控制路基变形具有一定的指导意义。     

冻融循环作用后水泥土及粉煤灰土的力学性能试验研究

对水泥土及粉煤灰土进行了冻融循环作用后的单轴抗压试验研究,探讨并对比了冻融循环次数、养护龄期、干湿冻融对两种改良土力学性能的影响规律,并分析了冻融循环对改良土的破坏机理。结果表明:冻融循环对削弱水泥土抗压强度的影响随着冻融次数的增加越来越明显,然而对粉煤灰土抗压强度的影响仅在冻融循环初期较显著。改良土的抗冻性能随着养护龄期的增长有不同程度的提高。干冻、湿冻对改良土抗压强度影响明显,相同冻融次数下干冻改良土的抗压强度高于湿冻条件下的抗压强度。通过对水泥土和粉煤灰土破坏机理进行分析,发现粉煤灰掺料的颗粒粒径小于水泥掺料的颗粒粒径,因而填充土体细小孔隙效果更优。由于结冰温度随着毛细孔径的减小而降低,导致粉煤灰土的抗冻性能优于水泥土的抗冻性能。在实际工程中,应根据工程所处环境的不同选取不同的冻土改良方法从而达到工程要求。     

冻融循环对膨胀土变形和力学特性的影响研究

为探究季冻区恶劣气候对不同含水率下渠基膨胀土的胀缩变形和物理力学性质的影响,以北疆阿勒泰地区膨胀土为研究对象,室内模拟了北疆地区实际气候条件的冻融循环试验。基于此,对含水率为12%、16%和20%的膨胀土进行体积变形试验、无侧限抗压强度试验和SEM电镜扫描试验,着重分析了冻融循环作用对膨胀土体积变形和力学特性的影响规律。结果表明:冻融循环过程中,随含水率的增加,试样的体积变形由冻缩融胀向冻胀融缩转变。应力-应变曲线特性与冻融循环次数和含水率都有较大的关系。试样的无侧限抗压强度随着含水率和冻融循环次数的增加而降低,其中以第1次冻融循环最为明显,3次后趋于稳定。函数拟合发现,试样的无侧限抗压强度与冻融循环次数呈明显的自然指数关系。含水率越大,冻融循环作用对土体微观结构的影响越大;土体的孔隙度随冻融循环次数的增加逐渐增大,第1次冻融循环作用最为明显,宏观上表现为冻融循环作用对土体力学性质的劣化影响。     

冻融对压实黄土工程地质特性影响的试验研究

季节冻土区黄土路基经常遭受强烈的冻融循环作用,使得路基土体的水分重新分布、密度发生变化,严重的会导致路基发生较大变形而破坏,造成一定的经济损失和安全隐患。通过补水条件下的压实黄土冻融循环试验,研究冻融循环作用对压实黄土的水分分布、变形和干密度等工程地质特性的影响。试验结果表明:反复的冻融循环作用使得土样含水率增加,从底板到顶板土样含水率逐渐递增,且含水率增加幅度随冻融次数的增加而增加;土样在冻融循环初期冻胀变形大于融沉变形,总体变形显著增加,经过一定冻融循环次数后土样总体变形趋于稳定,冻融循环后期土样出现较小的沉降变形;冻融循环使得土样的干密度逐渐减小,冻融循环次数越多,其干密度减小幅度越大。研究成果对压实黄土路基病害形成机理及防治措施研究具有重要的科学意义。     

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。     

季节冻土区含砂低液限黏土冻融过程试验研究

为研究季节冻土区含砂低液限黏土在不同埋深地下水补给时的单向冻融过程,采用由箱体、制冷/热系统和地下水补给系统等构成的冻融系统装置,对大尺寸土体模型进行单向冻融试验。试验结果表明:在冻融过程中,各土层平面的温度、含水率与冻融量均分布不均匀,且三者之间相互影响;在地下水补给下,土体的冻胀量大于融沉量,且融沉时长小于冻胀时长;不同埋深地下水对冻融的影响主要表现在对土体冻前初始含水率的影响,进而影响温度梯度和冻结锋面的变化,进一步影响未冻水的迁移、冻胀量和融沉量等发展,因此,冻融作用为温度场、水分场和位移场等复杂的多场耦合作用的结果。     

基于吸附薄膜理论的正冻土水分驱动力模型探讨

土中水分迁移的动力势问题是探讨水分迁移成冰机理以及研究冻胀、冻土内应力等冻土工程问题的关键所在。论文基于吸附薄膜理论,根据饱和冻土体内各相成分之间水、热、力耦合产生的变形在体积含量上的变化,利用质量守恒原理建立起各相成分的变形协调条件,推导出饱和冻土体的连续性方程,建立了高围压下的新的冻土的水分驱动力模型。     

冻融循环条件下亚氯盐渍土盐冻胀试验研究

为研究亚氯盐渍土的盐冻胀特性,对罗布泊地区天然亚氯盐渍土进行多次冻融循环试验,研究了含硫酸盐亚氯盐渍土的温度变化规律和盐胀特性。试验结果表明:在冻融循环作用下,同一土层的温度升降基本一致,每一土层的温度分布形式成抛物线型,离冷端面较近的第1层和第2层温度变化较大,而第3层到第5层温度变化较小;低液限粉土的亚氯盐渍土具有较好的盐胀累加效果,盐胀量随着温度的降低而增加,随着温度的升高有所回落,最大盐胀量可达到7.61 mm;前4周期的盐胀效果明显,产生的盐胀量约占总盐胀量的80%;盐胀在前6次冻融循环逐渐增大,但增大的趋势慢慢降低,并在第7次冻融循环作用时趋于稳定。研究成果可为分析含硫酸盐亚氯盐渍土的盐胀机理和治理盐胀病害提供参考。