南疆铁路路基次生盐渍化试验研究

为了全面地研究重塑盐渍土和改良盐渍土的毛细水上升及次生盐渍化现象,弄清水分盐分迁移规律,结合南疆铁路盐渍土路基病害防治技术研究,自行研发了一套测定土的毛细水上升高度和盐分迁移试验系统。试验结果表明：改良盐渍土试验未见明显泛盐现象,而重塑盐渍土在同样压实度及相同物理环境下,迁移盐分表面析出十分明显,沿土柱高度（模拟土层深度）呈梯度规律变化。K938 Ⅲ-3型改良盐渍土的毛细水上升高度和次生盐渍化平行试验进一步表明,盐渍土经水泥、石灰和粉煤灰等掺入物改良后能有效地抑制次生盐渍化现象的发生,有效地降低毛细水上升高度。     

盐渍土中毛细水上升高度研究

通过盐渍土中毛细水上升高度的理论分析,选取不同土质、不同密实度、不同含水量的盐渍土,在设定边界系统中进行试验研究。试验结果表明:多重因素影响毛细水高度及速率,毛细水引起盐分的迁移。     

化学改性法处理盐渍土地基试验研究

许多处理过的盐渍土地基会发生二次盐渍化从而导致路基再次出现盐渍土病害,而地下水含盐量大则是土体发生二次盐渍化的根本原因.首先将土样置于一定浓度的盐溶液中进行毛细水上升试验以模拟实际二次盐渍化过程,之后进行盐胀试验测量土体的盐胀率,将试验土样的压实度、CaCl2掺量、Na2SO4水溶液浓度设为控制变量,通过试验数据的对比分析得出这3个因素对使用CaCl2抑制硫酸盐渍土地基二次盐渍化效果的影响.     

多因素下氯离子对粗粒硫酸盐渍土盐胀的影响

为了探明氯离子对粗粒硫酸盐渍土盐胀特性的影响,采用人工配制的粗粒硫酸盐渍土,以含盐量、压实度、含水率、上覆荷载等单因素试验为基础,对粗粒硫酸盐渍土进行多因素下单次降温试验,通过添加无水氯化钠研究氯盐的存在对粗粒硫酸盐渍土盐胀特性的影响。结果表明:提高氯离子含量和上覆荷载大小对砾类、砂类硫酸盐渍土盐胀均有显著的抑制作用; 在89%～97%的范围内提高压实度对抑制砾类、砂类硫酸盐渍土的盐胀率增长无显著效果; 在7%与7.85%含盐量下,增加含水率对砾类、砂类盐渍土的盐胀有显著促进作用; 对于砂类盐渍土,在2%含盐量下增大含水率会降低其盐胀率,在5%含盐量下增大含水率盐胀率会先增大后下降,在13.7%含盐量下增大含水率会增大其盐胀率; 对于砾类盐渍土,各因素对盐胀率的影响由大到小依次为含盐量、含水率、上覆荷载、压实度、含盐量与含水率交互作用; 对于砂类盐渍土,各因素对盐胀率的影响由大到小依次为含盐量、含盐量与含水率交互作用、上覆荷载、压实度、含水率。     

寒旱区土壤盐渍土水盐迁移机理研究进展

我国西北大量的寒旱区广泛分布着盐渍土,其受季节性影响,盐渍土冻胀融对该地区房屋建筑、道路交通和农业生产等均有影响.为有效解决土壤的盐胀冻胀问题,需深入研究变化环境条件下水盐运移的机理.盐渍土中水盐分迁移的四大基本要素有未冻水含量、温度、土水势和盐分,介绍了4种国内外常见冻土水盐迁移模型并对基于盐渍土水盐迁移机理研究现状及存在的问题进行分析,展望了新形势下盐渍土水盐迁移的发展趋势,旨在为今后土体水盐迁移模型研究提供新的思路.     

单次降温条件下硫酸盐渍土盐冻胀试验研究

为研究单次降温条件下不同压实度、含水率、含盐量对宁夏地区硫酸盐渍土盐冻胀的影响,进行了室内配置试样试验。结果表明:在单次降温条件下,该地区硫酸盐渍土的起胀温度随含盐量增加而增大。随着温度变化,盐冻胀过程表现为4个阶段:35 ℃~ 5 ℃之间属于纯盐胀阶段,5 ℃~-5 ℃之间属于调整阶段,-5 ℃~-10 ℃之间属于盐冻胀阶段,-10 ℃~-25 ℃之间属于稳定阶段。当压实度较低、且含盐量在2%以内时,盐冻胀率随含盐量增加有所增大;当含盐量超过2%后,盐冻胀率随含盐量增加呈先增大后减小发展趋势,并在含盐量5%时达到峰值。当压实度为100%时,盐冻胀率随含盐量增加而增大。当含盐量较小时,达到最优含水率时盐冻胀率较大;而随含盐量逐渐增大,盐冻胀率随含水率增加呈先减小后增大变化趋势。总体来看,压实度越高、含盐量越大、越接近土体最优含水量时,盐冻胀率也越大。该研究可为硫酸盐渍土地区的工程建设提供参考。     

天然硫酸盐渍土盐-冻胀性试验研究

以天然硫酸盐渍土为研究对象,对天然硫酸盐渍土进行了室内研究,试验在冻融循环条件下进行,试验结果显示,天然硫酸盐渍土的盐-冻胀量随着冻融循环次数及含水率的增加而增大;相同含水率时,盐-冻胀量随干密度的增加盐-冻胀率相差并不大,含水率更能影响土样的盐-冻胀性;硫酸盐渍土在第3次冻融循环时表现出最大的盐-冻胀增量。     

冻融和干湿循环下盐渍土水盐迁移规律研究

通过单向冻结试验研究盐分在土体冻结过程中对水分重分布与变形的影响,并结合模型试验分析冻融、蒸发、辐射和降水过程中的水盐迁移规律。研究表明:盐分的存在会减弱土体在冻结过程中的水分迁移,进而抑制土体的冻胀变形。Na Cl盐渍土在冻结过程中只有冰晶产生,土体只发生冻胀变形。而2 4Na SO对温度极其敏感,降温过程中会产生冰晶体和盐晶体,土体发生冻胀和盐胀两种变形。硫酸钠的结晶还会降低土体导水系数,进而减弱土体的水分迁移。在高含盐量的2 4Na SO盐渍土(3.6%)冻结过程中,土体的分凝冻胀现象消失,只有冻结初期的原位盐胀和冻胀。模型试验表明2 4Na SO含量为2%的盐渍土冻融过程中,水盐迁移同样微弱。蒸发条件使得盐分向表面集聚,降水条件使得表层盐分向下迁移。干湿循环是土体发生盐胀破坏的主要原因,其远比冻结过程中的盐分迁移来的剧烈。盐胀发生在土体表面,而冻胀破坏主要在冻结锋面。基于以上试验,探讨了盐渍土在冻结过程中的水盐迁移过程以及盐胀和冻胀的成因。     

新疆盐渍土地区公路纵向开裂机制探讨

以新疆地区巴音郭楞蒙古自治州焉耆回族自治县—和硕县S306省道改扩建项目的第二、四、五、六合同段为例,采用探坑法探究了公路纵向开裂的原因,对探坑土样进行了筛分试验、击实试验、压实度测试、含水率和易溶盐含量测试。试验结果表明：路基土体压实度均在97%以上,满足相关规范要求;各结构层的含水率均较低,在路面下一定深度处铺设土工布有效隔断了地下水上升至路基上层以及路面基层中;路基土含盐性质主要为亚硫酸或硫酸盐渍土,土工布下盐渍土体产生的盐冻胀力最终导致了公路纵向开裂。     

海洋环境下混凝土中Cl~-在SO_4~(2-)耦合作用下的传输与固化行为

综述了国内外围绕海洋环境下混凝土中Cl~-在SO_4~(2-)耦合作用下的传输与固化行为最新研究进展,总结了SO_4~(2-)耦合作用对Cl~-传输规律与扩散系数的影响,探讨了SO_4~(2-)作用下Cl~-的传输与固化机制,分析了现阶段研究存在的不足,给出了未来进一步研究的建议与意见。     

竖管法和负水头法毛细水上升高度的比较研究

通过不同细粒土、不同压实度和不同含水量条件下的竖管法毛细水上升高度试验和负水头法试验,提出了许多毛细水上升高度的经验数据,得出了两种方法影响毛细水迁移高度的因素和规律,同时将两种方法试验结果进行了对比分析.     

滨海盐渍土的工程地质问题与防护固化方法

滨海盐渍土因土的含水率降低引起氯化钠结晶,土发生盐胀;因土的含水率增加引起盐颗粒溶解,形成孔隙,土发生溶陷;因土中含有较多的Cl^-和SO4^2-,对钢材和混凝土具有腐蚀性;因环境湿度大及土中的Na^＋水化作用强烈,导致土吸湿软化。因此,在工程应用时,需采取底部铺砂砾石或土工膜等隔离或封闭措施,以控制滨海盐渍土的盐胀、溶陷和吸湿软化问题;或掺入水泥、石灰、粉煤灰和SH固土剂进行改性固化处理,以提高固化土的强度和水稳性。     

硫酸盐渍土水泥加固盐胀抑制剂研究

硫酸盐渍土具有遇水溶陷、强度降低、盐胀-冻胀的特性,而传统加固材料如水泥、石灰等,由于SO_4~(2-)与水泥反应生成Aft·32H_2O,造成加固体膨胀、强度损失及耐久性降低。针对上述问题,利用自主研发的抗盐胀固化剂与水泥复配对盐渍土进行改良,探讨含盐量和固化剂对固化土膨胀性与力学性能的影响。试验结果表明,固化剂SD抑制膨胀、维持强度的能力优于纯水泥,在2%含盐量时,膨胀率降低65.2%~83.4%,抗压和抗折强度分别提高2~6倍;含盐量为5%时,膨胀率降低88.5%以上,抗压和抗折强度提高1.6~4.7倍。试验表明,在中盐渍土加固中,低掺量抑制膨胀性强;强盐渍土中,高掺量抑制膨胀率强。通过盐溶液稳定性试验和冻融试验对膨胀性进行了探讨,固化剂能够有效提高加固土的抗膨胀性,降低强度的损失率;在抗冻稳定性上,对冻胀有一定抑制作用,而对强度的稳定作用一般,表现为温度相应"迟滞"。     

低液限粉土毛细上升特征的影响因素研究

作为影响路基冻胀的主要因素之一,毛细水的存在及迁移使得冻害效果更加显著,严重困扰着我国季节性冻土地区的基础设施建设。本文采用毛细上升高度室内试验,分析了压实系数、尺寸效应、粗颗粒含量等因素对神朔铁路低液限粉土填料毛细水上升特征的影响,研究了降低毛细上升高度以缓解路基冻胀的措施的可行性。研究结果表明:毛细上升高度随时间呈指数型变化;随着压实系数的增加,毛细水上升高度降低,但其降低幅度逐渐减小;室内试验中毛细水的上升规律存在尺寸效应,毛细上升高度与上升速率随着毛细试验管直径的减小而减小;掺入粗颗粒可明显降低毛细上升高度,并减小上升速率,且上升高度的降低幅度随着粗颗粒掺入量的增加而减小。建议在粗颗粒粒料缺乏地区,掺入7%～10%的粗颗粒来降低毛细上升高度,从而有效地抑制冻结过程中的水分补充。     

运用渐进回归正交法建立再生水管道腐蚀速率模型

以Cl~-、SO_4~(2-)、p H值和总硬度为典型水质因素,通过正交试验分析模拟再生水动态管网中上述水质因素对腐蚀速率的影响。通过正交极差分析发现,各水质因素对腐蚀速率的影响程度由大到小为:p H值总硬度SO_4~(2-)Cl~-。利用渐进优化多元线性回归法对得到的数据进行分析,建立了拟合度为0.998的再生水管道腐蚀速率水质因素影响数学统计模型。同时,采用再生水厂原水进行验证试验,并将获取的数据代入模型,结果表明该模型误差较低,模拟效果较好。     

压实风积沙土层盐分迁移规律研究

针对沙漠地区风积沙路基发生盐渍化病害现象,探究压实风积沙土层水、热、盐变化规律。自制下垫面为硫酸钠盐渍土地基的风积沙土柱试验设备,以自然环境条件下6个月(6月—12月)的实时监测数据为基础,分析压实风积沙土层内水、热、盐的时空分布规律与迁移特征。研究结果表明:受外界环境温度影响,压实风积沙土层分影响剧烈区(0～50cm)与薄弱区(50～120cm),随着埋深增加,土柱内部温度变化幅度趋于平缓,各层温度到达峰值具有滞后效应;受含盐下垫面与压实素土风积沙含盐量的浓度梯度作用,压实风积沙土层深部区域被盐分迁入,由无到有。风积沙土层内盐分的存在,为盐分的进一步迁移奠定了物源基础。由外界温度影响,土层浅部受水分赋存形态的变化与蒸发牵引作用,促使水分携带盐分在压实风积沙土层内部逐渐向上发生迁移;盐分在土层整个埋深断面上呈现"高—低—高"的分布特征。受外界环境荷载周而复始作用,压实风积沙土层浅部盐分将渐渐积聚,由少到多,随着时间推移将形成盐渍化病害。     

罗布泊天然盐渍土冻融循环条件下水盐迁移规律

盐渍土作为一种环境敏感性特殊土,它所包含的水分、盐分会随着外界环境的变化而变化。在对罗布泊地区天然盐渍土进行多次冻融循环盐胀—冻胀试验基础上,探究其水、盐迁移规律。研究发现:在整个冻融循环过程中,冻融作用导致不同埋深土样中的水分与盐分垂直向运移,总体上自下而上向冷端迁移,冷端层含水量增加最为明显,且保持"盐随水走"的迁移规律。长期如此将造成路基表层含盐量聚集,严重影响道路工程的稳定性。     

海水侵蚀下钢渣粉+水泥固化土强度劣化试验研究

为解决水泥固化海相软土工程性差、耐久性低,钢渣堆放、水泥生产污染环境等问题,采用激发钢渣粉替换部分水泥形成新型固化剂,选取海水中对固化土侵蚀影响较大的3种离子,深入探究单一离子引起的固化土强度劣化性能。通过室内物理力学试验,得到固化土在不同离子浓度的海水和蒸馏水养护条件下,各组无侧限抗压强度(UCS)变化规律;通过X-射线衍射(XRD)和电镜扫描(SEM)试验,得到钢渣粉+水泥固化土的微观形貌和物相随侵蚀时间的变化规律。研究发现钢渣粉中C_4AF和C_2AF可有效降低离子的侵蚀作用,3种离子对固化土的劣化影响为Mg~(2+)Cl- SO_4~(2-)。Cl~-侵蚀固化土会生成CaCl_2和F’s盐,F’s盐的无胶凝性引起固化土劣化;SO_4~(2-)与胶凝材料反应会生成石膏、硅钙石和钙矾石,当这些物质产生的体积膨胀量大于孔隙体积时,会使固化土产生裂纹;Mg~(2+)侵蚀会生成Mg(OH)2沉淀、Mg—S—H和Mg—A—H,同时也会降低孔隙溶液pH值,引起水化物凝胶的分解,造成固化土强度劣化。从微观结构与物相变化分析宏观物理力学特性变化和侵蚀机理,为钢渣粉+水泥固化软土在工程上的使用提供一定的理论依据。     

多离子在混凝土中传输及其对SO42-迁移的影响研究

试验研究了混凝土试样在Na_2SO_4、MgSO_4、MgSO_4/NaCl 3种溶液体系中的腐蚀行为,测定了不同离子在混凝土内部的分布,并采用灰色关联法分析Mg~(2+)、Na~+、Cl~-与SO_4~(2-)扩散系数之间的关联度,揭示了混凝土内部多离子传输过程中Mg~(2+)、Na~+和Cl~-对SO_4~(2-)迁移的影响规律。研究表明:(1)Mg~(2+)能够降低SO_4~(2-)在混凝土中的表面离子浓度,但提高了SO_4~(2-)在混凝土中的扩散系数;(2)在Mg~(2+)存在的条件下,同时含有的Cl~-能够提高Mg~(2+)的表面离子浓度和在混凝土中的含量,间接地降低了SO_4~(2-)的表面离子浓度,提高了其在混凝土中的扩散系数。     

低液限粉土水理特性试验研究

土体的水理性质会直接对其强度和性状产生重要影响,在实际工程中,也会影响到建筑物、路堤和边坡的稳定性。通过渗透试验、湿化试验和毛细管水上升高度试验,对低液限粉土的透水性、毛细管性、崩解性等水理特性进行了研究。结果表明:对于低液限粉土,当含水率相同时,随着压实度的增大渗透系数减小,其湿化崩解速度减慢;当压实度一定时,压实粉土的渗透系数与含水率呈非线性关系,随着含水率的增大而减小,在最优含水率下,其湿化崩解速度最慢。压实的低液限粉土毛细水会随时间增加而逐渐升高,且其升高速度前期较大,中后期较小。