硫酸盐渍土热-质迁移试验与耦合模型

为研究西部寒旱区盐渍土传热传质行为，首先，在无压补给条件下进行非饱和硫酸盐渍土的单向冻结试验；其次，考虑结晶潜热、结晶阻抗及结晶消耗等因素，建立非饱和硫酸盐渍土水-热-盐三场耦合模型；最后，采用COMSOL Multi-physics对耦合模型进行数值模拟，将模拟结果与试验数据进行对比分析.研究结果表明：盐渍土内温度随冻结时长呈三阶段发展，逐步形成上冷下暖的温度梯度；在温度梯度和基质吸力双重驱动下，水、盐向冻结锋位置迁移，冻结锋位置水、盐含量出现峰值，峰值含水率、含盐量相较初始值分别增加2.16%和0.28%；冻结锋沿冻结温度线移动，形成冻结锋面；土柱最大冻结深度约为15.5 cm.     

沙漠区风积沙路基水盐迁移规律

以沙漠区风积沙路基土为依托,检测了典型路面病害路段不同深度试样的化学成分,基于土水势原理,分析了路基内盐分与水分的迁移特点;以95%的压实度分层填筑土样,采用自制试验装置测试模型土柱的含水率与导电率,研究了最佳含水率条件下温度梯度对路基内水盐迁移规律的影响。研究结果表明:病害路段路基土为细沙,基层与路基土含盐成分均以可溶性硫酸钠与钾盐为主,在-6℃~0℃会形成Na2SO4·10H2O,发生体积膨胀,当遇到外界水分的进入,就会加剧路基土盐胀和路面隆起破坏;路基压实一周后,土样5cm深度处含水率降低了1%~2%,硫酸根含量降低了0.05%~0.06%,在35cm深度处含水率升高了0.5%~0.8%,硫酸根含量降低了0.12%~0.14%,在重力势与压实的双重作用下,均质土体出现快速且明显的水盐分层现象;在外界温度作用下,土样25cm深度范围内温差为20℃~30℃,超过25cm深度范围,温差约为1℃,随着深度增加,温度梯度变化量逐渐减小,最终趋于0;风积沙路基内部水盐分布随深度先降低后增加,水盐场随深度分布呈现"对勾"状规律;风积沙路基内部的水盐迁移是由气、液两态混合作用的结果,在高温作用下,路基顶面10cm范围内水气迁移占据了主要的迁移方式,而在10cm以下主要由细沙构成的风积沙内无法形成有效的毛细水上升孔道,水分主要以薄膜水的形式进行迁移,在降温作用下,液态水携带盐分上升,在路基顶面形成盐分积聚现象。     

冻融条件下盐渍土水盐迁移规律研究

选取典型天然盐渍土,在开放系统中进行反复冻融循环条件下的试验研究。从土类角度研究了天然盐渍土在多次冻融循环时的水分和盐分迁移规律。试验结果表明:经多次冻融循环,低液限粘土试样水分重分布与盐分重分布有很大的一致性,水分和盐分自下而上迁移;含砂低液限粘土试样冻融循环过程中,易溶盐均随水分向冷端面迁移,离子剖面呈现中间大两端小的趋势。     

含盐量对盐渍土物理力学性能影响效果研究

盐渍土作为一种环境敏感性特殊土,其工程特性随水、热环境变化而变化。在水分和温度的影响下,土中的盐类（尤其是易溶性结晶盐）会发生相态和数量的变化,使盐渍土具有不稳定的工程特性。因此,盐渍土地区道路经常出现路面翻浆、溶陷以及路基次生盐渍化等病害。此外,在高含盐量地区特别是在高地下水位地区,由于路面基层材料中盐分聚集会降低路面强度,     

氯盐渍土工程特性研究

通过对新疆焉耆地区和硕至库尔勒高速公路沿线天然盐渍土的室内基本性质试验分析,选取粉土、粘土类天然盐渍土在开放系统中进行反复冻融循环条件下的试验研究,从土类及盐性角度研究得出氯盐渍土的盐胀规律。通过对氯盐渍土进行溶陷试验,研究氯盐渍土在不同含水量和含盐量条件下的溶陷变形特性,并定性分析氯盐渍土溶陷系数与含水量、含盐量的关系,可供工程人员参考。     

滨海地区高速公路盐渍土路基填料改性技术研究

盐渍土地基通常在岩土工程中归为特殊地基。新规范定义：当土层内平均易溶盐含量大于0．3％时，一般可称为盐渍土。盐渍土在干燥状态时，即盐类呈结晶状态时，地基土具有较高的强度；而当地基浸水时，易溶盐呈液态，土体性质发生变化，地基强度降低，压缩性增大。含盐量越大，土的液限、塑限越低。当土的含水量等于液限时，其抗剪强度几乎为零，即盐渍土在较小含水率的情况下会丧失强度。硫酸盐类结晶时，体积产生膨胀，遇水溶解体积缩小，这种松胀作用会使地基土的稳定性被破坏。硫酸盐类遇水溶解后，对混凝土、金属还会产生一定的腐蚀作用。     

不同盐分对水泥固化渍土强度的影响

通过掺加了不同盐分和含盐量的水泥固化渍土的强度对比,初步分析各盐分对水泥固化土强度的影响作用。结果表明:在本次研究中,各种盐分及混合盐分对水泥固化土强度都有不良影响,其中氯盐对水泥固化土强度的影响较为严重。最后通过自制固化剂G1和G2来固化高含盐量、复合盐分盐渍土,发现自制固化剂固化效果较为理想,与水泥固化渍土相比,强度有较大提高。     

川西地区季节冻土渗透系数的时空变化特性

冻融循环作用引起的边坡体内部水分迁移是川西地区季节冻土边坡失稳的主要原因，研究边坡土体渗透系数时间、空间变化特征是掌握水分迁移规律的重要手段. 针对冻融循环作用下季节性冻土坡面渗透系数时空变化问题，选取川西新都桥地区某边坡粗颗粒土为测试土样，设计冻土渗透系数试验装置，以30%乙二醇溶液为试验渗透溶液，分别制备不同初始含水率、细颗粒含量、干密度测试土柱；添加30%乙二醇放至低恒温箱中进行12 h以上冷冻处理，开展不同冻融循环次数作用下冻土渗透系数试验,并分析其渗透系数变化规律；在此基础上结合边坡冻融期含水率现场监测数据，分析渗透系数时空变化规律. 试验结果表明:初始含水量及干密度不断增加时，冻土非闭合孔隙度和渗透系数均呈减小趋势；冻土渗透系数随细颗粒含量的增加而减小，当细颗粒含量大于20%时，冻土渗透系数减小的幅度较小；冻融循环次数对冻土渗透性能起到抑制作用，当循环次数超过3次时，冻融作用对渗透性能影响不大；季节性冻土边坡1 m冻结深度以内，渗透系数随深度增加减小；11月—1月冻深范围内冻土渗透系数减小，1月—3月渗透系数开始增大.      

氯盐渍土溶陷特性试验研究

通过对氯盐渍土进行溶陷试验,研究了氯盐渍土在不同含水量和含盐量条件下的溶陷变形特性,定性地分析了氯盐渍土溶陷系数与含水量、含盐量的关系。试验结果表明:氯盐渍土随着初始含水量的增大,溶陷系数下降,同时,峰值溶陷压力和峰值溶陷系数减小;在压力增加到一定值时,溶陷系数随着含盐量的增加而增大,随着含水量的增大而减小;在盐分刚开始溶解或溶解结束阶段,溶陷的敏感程度弱,而在中间阶段,溶陷的敏感性加强。     

含盐施工用水对路基填料工程特性的累加效应

针对不同含盐量的砾类硫酸盐渍土, 开展了在加入不同次数、不同含盐类型的施工用水工况下的大型压缩试验、盐胀试验、溶陷试验; 试验以现场调查数据为依据, 基于现场原位土配制了加入不同含盐施工用水类型、不同加入次数的试验土样, 观测不同土样分别在400 kPa荷载条件下、单次降温条件下以及加水溶陷条件下的变形量随时间的变化特点; 分析了多次添加含盐施工用水对砾类硫酸盐渍土工程性质的影响机理。研究结果表明: 随着含盐施工用水加入次数的增加, 砾类硫酸盐渍土的压缩变形呈现先增大后逐渐稳定的趋势, 其压缩模量表现出典型的3阶段变化规律, 且这种规律与含盐施工用水的含盐类型无关; 在降温影响下, 含硫酸盐施工用水的逐渐加入使砾类硫酸盐渍土的盐胀量呈现先显著增加后趋于稳定的趋势, 盐胀量最大增加了7.9倍, 含氯盐施工用水的逐步加入使土样的盐胀量先明显降低后趋于稳定, 最终盐胀量仅为原盐渍土盐胀量的1/13, 且含盐施工用水的加入对砾类硫酸盐渍土的盐胀特性有明显累加效应; 随着含盐施工用水加入次数的增加, 土样的溶陷变形呈不断累加趋势。可见, 盐渍土地区含盐施工用水中的易溶盐即使含量较少, 但多次使用产生的累加效应明显, 亦会对路基工程特性产生较大影响, 在施工过程中需采取预防措施。      

戈壁沙漠盐渍土公路路基病害处理研究

戈壁沙漠地区存在大量盐渍土土基,对于修建公路十分不利,该区域公路路基病害较为严重。首先分析了戈壁沙漠地区盐渍土的工程性质,主要包括湿陷性、盐胀性和腐蚀性,前两者是造成路基病害的主要原因;其次从病害防治与前期施工的角度,以盐渍土三种工程特性为出发点,提出了相应的病害防治措施;最后设计并进行了盐冻胀试验,研究了含盐量与含水率对土体膨胀的危害影响。     

粗颗粒盐渍土工程特性研究进展

从盐渍土的分布状况出发, 阐述了合理利用粗颗粒盐渍土的环保性和重要性; 基于单因素盐胀试验结果, 结合多因素交互作用下的盐胀试验, 分析了土、水、盐、温、力5要素对粗颗粒盐渍土盐胀量的影响效果; 通过现场和室内溶陷试验结果对比, 概括了粗颗粒盐渍土溶陷特性的典型规律; 梳理了不同工况下粗颗粒盐渍土冻融循环试验成果, 完善了粗颗粒盐渍土现有的改良方法, 提出了粗颗粒盐渍土工程特性的研究方向。研究结果表明: 粗颗粒盐渍土的物理力学性质与其颗粒组成和含盐量关系密切; 地域不同, 粗颗粒盐渍土的颗粒级配亦有所差别; 温度、含盐量、含盐类型、含水率、初始密度和上覆荷载均是影响粗颗粒盐渍土盐胀量的重要因素, 且存在一定的交互作用; 建议在将粗颗粒盐渍土用作路基填料时, 应充分考虑各个因素对盐胀量的影响, 有效利用具有抑制盐胀作用的因素; 现场和室内溶陷试验均是测定盐渍土溶陷率的有效方法, 但粗颗粒盐渍土室内溶陷试验需要在考虑土体颗粒粒径效应的基础上完善、规范; 冻融循环试验可近似模拟粗颗粒盐渍土的实际工况, 直观反映其温度、水分与变形等规律, 但在进行试验方案设计时, 需综合考虑实际工程中的各种环境因素, 不同因素的组合对冻融循环试验结果影响较显著; 在进行粗颗粒盐渍土工程特性改良时, 应充分利用现场材料, 火山灰、粉煤灰等具有较好的改良效果; 应建立水-热-盐-力四场全耦合模型以进一步完善粗颗粒盐渍土盐胀机理。      

粗粒硫酸盐渍土区高速铁路水泥固化级配碎石变形特性

为了探究粗粒硫酸盐渍土区高速铁路路涵、桥梁等过渡段的水泥固化级配碎石在不同工况下的变形特征及其机理，基于固化路基填料的材料特点，采用0~2.5%含盐量的级配碎石，掺加不同种类及含量的水泥，开展常温下有(无)毛细水上升的变形特性试验；针对固化路基段的基床，开展基础冻融循环模拟试验，同时结合XRD试验分析变形机理；在试验的基础上，选取典型试验材料，开展冻融循环工况下的路基-构筑物模拟试验。试验结果表明:在无毛细水上升工况中，普通水泥配制的含盐级配碎石试样产生的变形可达5%特种水泥掺配试样变形的4.2倍；在有毛细水上升工况中，普通水泥配制试样产生的变形最高可达5%特种水泥掺配试样变形的33.0倍；在不同含盐量条件下，3%~5%特种水泥固化级配碎石对相应普通水泥工况产生变形(毛细水上升导致)的最低抑制率为60%~80%；在6次基础冻融循环条件下，添加普通硅酸盐水泥试样产生的最终变形是添加特种水泥试样最终变形的16.0倍；路基-构筑物冻融循环模拟试验中特种水泥固化级配碎石的最大膨胀变形率仅为0.2%；在粗粒硫酸盐渍土地区，虽然水泥固化路基填料可以减少路基其他变形，但是对于高速铁路等对变形控制要求较严格的工程，周围介质中的盐分因素较难避免，普通水泥无法满足盐渍土地区的路基工程需求，需要采取特种水泥固化等工程措施。      

青海盐湖区路基结构层级配及其阻盐效果

青海盐湖地区的路基工程处于隐蔽性盐风化作用强烈的寒旱岩土环境. 分别采取青海茶卡盐湖地区工程建设层天然盐渍土土样和已建路基结构土层土样,研究青海盐渍土地区路基结构防护盐风化作用的效果. 通过易溶盐含量测定、颗粒分析实验和毛细管水上升实验,对青海茶卡盐渍土区路基结构土层中的毛细管水上升最大高度开展理论计算. 研究表明:青海茶卡地区盐渍土中毛细水上升高度大于一般土中毛细水上升高度,细粒组（0.250～0.075 mm）含量有利于水盐运移上升,粗粒组（> 0.250 mm）含量不利于水盐运移上升;在水盐运移和汽盐运移双重作用下,茶卡盐渍土地区路基结构土层均出现次生盐渍化现象,建议在茶卡盐渍土地区的路基工程中,设置卵砾石阻盐隔断层的粒组级配范围控制在2.0～5.0 mm之间,该粒组含量大于75%,厚度在300.0～1000.0 mm为宜;阻盐隔断层的设置位于路堤上部,高于一般路基规范中规定的高度,可以提高阻止水盐运移上升、增强汽盐淋滤作用的效果.      

易溶盐与盐渍土层微观结构及竖向分布关系

以察尔汗至格尔木高速公路为依托,对察尔汗盐湖盐渍土的土样进行试验研究,通过人工挖取探槽和钻探取样的方法,测定沿线10 km、8个不同测区、距地表20 m内土样的易溶盐,并分析易溶盐质量分数不同时盐渍土的微观结构。结果表明:察尔汗盐湖土样以氯盐型盐渍土为主,易溶盐的质量分数随土层深度的增加而逐渐减少并趋于稳定,表层易溶盐富集,氯离子的质量摩尔浓度随土样深度的变化规律与易溶盐的质量分数一致,硫酸根离子的质量摩尔浓度随土样深度的变化有较强的波动性,通过电镜扫描照片分析得到盐渍土微观结构的连结形式,并分析了易溶盐质量分数不同时盐渍土的微观结构特征。     

细粒土的压实和CBR强度特性与公路潮湿粘土路基填筑控制标准研究

选择3种击实功对取自湖南省境内的3种细粒粘性土进行了击实特性和沿击实曲线的饱水与不饱水CBR强度特性试验研究.试验结果表明:细粒土的最大干密度与最优含水量与击实功的常用对数分别呈线性递增和递减关系;在最优击实含水量的湿侧,土体在不同击实功作用下的击实曲线均趋向合一,且土样的饱和度基本维持在某一定值;击实含水量较高时,重型击实功作用下土样的不饱水CBR强度反而低于采用中间和轻型击实功制备的土样的强度.这说明对于高含水量填土,应确定一个最优的击实功.沿压实曲线,土样的不饱水CBR强度随含水量的增大而单调减小,而饱水CBR强度在最优含水量的湿侧还存在一个峰值,这说明在此峰值点及其附近含水量范围内的土体其强度性质相对较为稳定,实际工程中,应尽量使潮湿粘土的碾压含水量与此峰值强度对应的含水量相一致.基于对细粒土压实特性和CBR强度特性的试验研究,结合公路工程技术标准的相关要求,提出了潮湿粘土的压实控制标准建议.     

含盐量对盐渍土物理力学性能影响效果研究

盐渍土作为一种环境敏感性特殊土,其工程特性随水、热环境变化而变化。在水分和温度的影响下,土中的盐类(尤其是易溶性结晶盐)会发生相态和数量的变化,使盐渍土具有不稳定的工程特性。因此,盐渍土地区道     

盐渍土水盐迁移特性与强度特征分析

通过对天然盐渍土室内基本性质试验分析及在开放系统中进行反复冻融循环条件下的试验研究，有利于对天然盐渍土在多次冻融循环时的水分和盐分迁移规律及强度变化特征有个正确的认识。     

弱盐渍土路用性能试验研究

通过室内试验,研究了氯盐型弱盐渍土的路用性能（回弹模量和CBR）,试件采用静压法和振动成型法,振动成型能较好地模拟现场振动压实的特点。分析了压实盐渍土路用性能与振动加速度、干密度、含水率、压实度等物理指标之间的关系,对试件在未浸水与浸水情况下的试验结果进行了对比研究,分析了弱盐渍土作为路堤填料的可行性。试验结果分析表明,压实盐渍土路用性能与振动加速度、干密度、含水率之间有一定的相关关系,并提出了相应的拟合关系式;在压实度满足要求的情况下,试件CBR值与回弹模量均能满足规范要求,弱盐渍土可用作路堤（路床）填料,建议盐渍土路堤的压实度应不小于95％,且标准密度采用振动压实试验,振动加速度宜控制在40～45 m/s^2。     

新疆板块状盐渍土工程特性(英文)

采用室内颗粒分析试验、界限含水量(质量分数)试验、击实试验、强度特性试验、变形特性试验和溶胀试验分析了板块状盐渍土工程特性。分析结果表明:板块状盐渍土主要由砾类土构成,其级配因取土样位置而差异较大;塑性指数范围、最大干密度范围与最佳含水量范围分别为0.57~3.20、2.22~2.25 g.cm-3与5.7%~6.2%;天然状态下的无侧限抗压强度最大值为28.6 MPa,具有岩石的特性,属于盐岩;板块状盐渍土为低压缩性土,满足高速公路地基变形指标要求;在水、热环境的变化下,随着板块状盐渍土含盐量的增大,溶陷系数与盐胀力(量)增大,盐胀起胀温度随着硫酸钠含量的增加有较大幅度的提前;盐渍土地区公路交通荷载可抑制其盐胀,从而可以降低盐胀对工程产生的病害。