新建兰新铁路新疆段沿线盐渍土盐胀特性、机理与防治对策

以新建兰新铁路第二双线(新疆段)盐渍土为研究对象,通过室外、室内综合勘测试验,研究哈密地区盐渍土盐胀特性。试验结果表明:从总体规律来看,盐渍土盐胀过程主要集中在-5～10℃,;含水量-盐胀率曲线呈抛物线,盐胀率最大时含水量为15%左右。通过不同压实度状态下盐胀量试验得出:随压实度增大,盐胀量增大,但压实度低于90%时,盐胀量随压实度升高不明显。分析盐渍土盐胀机理:硫酸盐渍土盐胀作用主要由Na2SO4等易溶盐结晶前后体积变化引起。提出盐渍土防治结构模式:采用控制填料含盐量和压实度、路基填高、排水、坡面加固防护、路基包坡、铲除基础底层盐渍土层、换填粗颗粒渗水土、路基本体采用A组填料等综合性防护措施。     

伊朗德伊高速铁路亚硫酸盐渍土盐胀特性试验研究

伊朗境内德伊(德黑兰—伊斯法罕)高速铁路沿线不同类型的粗颗粒盐渍土较多。采用德黑兰天然盐渍土制备土样,保持土样的最优含水率、颗粒级配、温度等基本物理参数不变,改变含盐量进行盐胀试验,研究亚硫酸盐成分构成对土样盐胀特性的影响。试验结果表明,当含盐量从0.5%增加到4.0%时,土样的盐胀量随亚硫酸盐含量的增高而降低,含盐量越高这一趋势越明显,特别是含盐量为4.0%时,亚硫酸盐土样与纯氯化钠土样的盐胀系数接近;通过拟合分析得出盐胀系数与含盐量、温度之间的关系。     

粗颗粒盐渍土室内盐胀系数测定方法及应用

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。     

高速铁路路基用砾类盐渍土变形特征研究

为研究砾类盐渍土构筑高速铁路路基的技术要求及变形特征,结合某高速铁路建设,开展考虑变形控制要求的盐渍土路基盐胀与溶陷系数阈值分析,在此基础上,通过溶陷与盐胀试验、现场浸水试验、冻融循环试验,研究降水及季节交替工况下砾类盐渍土路基的变形特征。结果表明:对于不同设计速度与轨道类型的路基,其盐胀与溶陷系数阈值不同;在单次降温条件,压实系数小于0.97的砾类盐渍土以"体缩"变形为主,压实系数大于0.97的砾类盐渍土盐胀变形较明显;当降雨达到年均降雨量及极端单次降雨时,砾类盐渍土路基可完成不小于65%和95%的溶陷量;在冻融循环条件下,压实系数较小的砾类盐渍土路基变形呈融沉趋势,而压实系数较大的砾类盐渍土路基变形则呈盐胀趋势。基于砾类盐渍土变形研究成果,初步提出满足溶陷与盐胀控制要求的砾类盐渍土路基设计原则。     

含盐量对硫酸盐渍土抗剪强度影响试验研究

郑徐高铁沿线盐渍土含盐成分复杂且含量多变,影响天然盐渍土强度的因素众多。通过兰考段硫酸盐渍土的室内三轴试验,研究了不同含盐量的硫酸盐渍土抗剪强度参数在不同含盐量条件下的变化规律。研究结果表明:不同含盐量试样的抗剪强度包线均呈直线型,其破坏符合摩尔—库伦破坏准则;内摩擦角受含盐量影响较小,黏聚力随易溶盐含量的增大呈先减小后增大趋势。为郑徐铁路路基的设计及施工提供了可靠的技术参数。     

兰新高速铁路沿线盐渍土地基的溶陷特性

兰新高速铁路在运营过程中出现了因盐渍土地基溶陷变形导致的线路病害。为此,对沿线不同类型盐渍土地基进行现场浸水载荷试验,并对盐渍土地基的溶陷特性及影响因素进行研究。试验结果表明:不同种类盐渍土地基的整体溶陷量呈现出含石膏粗颗粒盐渍土细颗粒盐渍土一般粗颗粒盐渍土的规律,其中粗颗粒盐渍土地基判定为不具有溶陷性。含石膏层粗颗粒盐渍土的溶陷变形主要由附加荷载作用下石膏结晶颗粒遇水软化崩塌造成,溶陷量及溶陷系数均大幅度提高,极值分别可达87.75 mm,0.02,在工程建设中应引起高度重视。骨架颗粒的尺寸效应对地基的承载力及溶陷系数影响显著,在含盐量近似的条件下,粗颗粒盐渍土较细颗粒盐渍土呈现出高地基承载力、低溶陷系数的特征。     

粗颗粒盐渍土室内溶陷装置设计及试验研究

针对粗颗粒盐渍土溶陷系数的测试局限于现场浸水载荷试验,常规的室内溶陷系数测试方法不能满足试验要求的问题,介绍一种针对粗颗粒盐渍土溶陷系数的室内测试方法,克服了现有方法颗粒容积比低、受边界条件影响大的不足,并通过对室内外试验结果的对比分析,讨论粗颗粒盐渍土的溶陷特性及影响因素。研究结果表明:对于粗颗粒盐渍土,易容盐含量的提高会在一定程度上增强其溶陷特性;中溶盐的胶结作用会提高粗颗粒盐渍土的整体性及强度,但在浸水加载条件下,高中溶盐含量盐渍土的溶陷量要明显高于低中溶盐含量盐渍土;在含盐量近似的情况下构成粗颗粒盐渍土的骨架颗粒越大,盐渍土的溶陷性越弱;重塑土的压实度在一定程度上会影响室内溶陷系数测试的准确性。     

荷载条件下原状膨胀土浸水膨胀变形试验研究

以兰新铁路第二双线一处典型原状膨胀土为研究对象,进行厚度为2 cm的原状膨胀土在不同荷载条件下的分级浸水膨胀变形试验,以研究含水率和上覆荷载对原状膨胀土膨胀量的影响。试验结果表明:原状膨胀土的膨胀时程曲线呈阶梯型增长,且在某一含水率下的膨胀量随时间变化呈现出直线剧烈膨胀阶段、外凸弧线减速阶段和直线缓慢膨胀阶段;上覆荷载对膨胀量起抑制作用,上覆荷载越大,膨胀土的膨胀量越小,上覆荷载越小,膨胀土的膨胀量越大,且膨胀土最终达到膨胀稳定时的饱和含水率随上覆荷载的增大在逐渐减小;在上覆荷载一定的情况下,含水率和原状膨胀土的膨胀量呈良好的对数关系,再依据不同上覆荷载对公式参数进行拟合,建立了含水率和上覆荷载耦合作用下原状膨胀土膨胀量计算模型,模型计算结果与实测数据吻合较好。     

高速铁路泥岩地基原位浸水响应特征试验研究

随着我国高速铁路飞速发展,将涌现出大量以弱膨胀性泥岩为地基的高速铁路工程。由于高速铁路无砟轨道对路基变形要求极为严格,而弱膨胀性泥岩地基引起的高速铁路路基上拱研究鲜有报道,通过人工浸水方式在兰新高速铁路的路基上拱地段开展不同上覆荷载下弱膨胀性地基泥岩现场原位浸水试验,分别研究0、15、30、45 kPa 4种上覆荷载下泥岩横向渗透速率及竖向膨胀量。试验研究结果表明:泥岩浸水时横向体积含水率表现为稳定、骤增、减速增长和渗流稳定四个阶段;同一横向位置处,下部土体渗透稳定含水率大于上部土体;膨胀量随浸水量呈"S"型变化,且上覆荷载较大时会出现下沉现象;横向渗透速率随上覆荷载增加而减小,且横向渗透速率与横向渗透距离为非线性关系;提出以横向相对渗透衰减率100%作为控制标准确定高速铁路路基上拱临界荷载的设计思路。     

戈壁土地基的变形影响因素研究

针对兰新铁路第二双线新疆段戈壁区路基试验段工程,分析了含水率、颗粒组成、物质组成成分、含盐量4个因素对戈壁土地基的沉降影响。通过荷载-沉降曲线得出含水率对戈壁土变形的影响程度;通过分析戈壁土的颗粒组成,得出了平均粒径和不均匀系数对戈壁土地基变形的影响;采用X射线衍射法进行矿物分析得出了戈壁土的物质组成成分;通过对试验段样品易溶盐含量的分析,得出了该线盐渍土类型、含盐量随深度的分布规律和含盐量较大的戈壁土类型。试验成果为戈壁地区无砟轨道铁路路基的设计及工程实践提供了依据。     

级配对粗颗粒硫酸盐渍土溶陷特性的影响

研究目的:随着高速铁路在盐渍土地区的不断发展,盐渍土的溶陷特性导致的高铁路基沉降问题越来越突出。为解决高速铁路在盐渍土地区由溶陷特性导致的路基沉降问题,本文将级配类型作为粗颗粒盐渍土溶陷特性的主要影响因素进行精细化分析,探究级配类型对粗颗粒硫酸盐渍土溶陷特性的影响。研究结论:(1)在硫酸钠含量相同的情况下,级配类型中粗颗粒的占比增大时,粗颗粒的骨架作用会抑制溶陷的发生,溶陷量会随之减小,在0.1%的低硫酸钠含量情况下抑制作用最明显,粗颗粒级配比细颗粒级配的溶陷系数减少了68.57%;(2)粗颗粒盐渍土的溶陷量随着硫酸钠含量的增加而增大,硫酸钠含量每增加1%,五种典型级配的溶陷系数平均增加0.01;(3)随着硫酸钠含量的增大,硫酸钠对粗颗粒盐渍土溶陷特性的影响程度减小;(4)本研究成果可为粗颗粒盐渍土地区高速铁路地基处置及路基设计提供依据和参考。     

新疆甘莫公路盐渍土击实试验研究

新疆盐渍土对公路造成危害严重,为了解决公路盐胀病害,本文对盐渍土击实特性进行研究。通过模拟工地压实条件,用标准击实的方法,测定在某种压实功下土的含水率和干密度的关系,确定土的最佳含水率和相应的最大干密度,以求用最小的压实功,得到符合工程要求的密实度。硫酸盐渍土的盐胀破坏是硫酸钠含量、含水率、干密度、温度等条件综合作用的结果。在工程中应该尽量减少土体的硫酸钠含量和含水率,尤其要避免饱和含水率的条件,从而为提出更有效的盐胀治理措施提供理论依据。     

伊朗德伊高速铁路沿线盐渍土盐胀临界温度试验研究

为了探究伊朗德黑兰至伊斯法罕高速铁路沿线不同类型盐渍土的盐胀临界温度及其相对应的盐胀量,在德伊高速铁路沿线5个不同类型盐渍土地点取样,依次进行室内试验。结果表明:经历3个温度交替周期即可得出不同类型盐渍土的盐胀临界温度及每个周期内的最大盐胀量;黏性土类细粒盐渍土盐胀临界温度高于其他类型盐渍土;不同类型盐渍土盐胀临界温度相差0~0.8℃;随着温度交替周期的增长,盐渍土的盐胀量逐渐增大,但盐渍土整体温度呈下降趋势,并且温度变化具有明显的滞后性。     

喀什至和田铁路盐渍土主要类型及成因研究

盐渍土是新建喀什至和田铁路线主要的特殊岩土。喀和线典型地段盐渍土取样分析结果表明，其不同地段含盐量和类型差异明显，主要以中、强硫酸盐渍土为主，局部分布超硫酸盐、强氯、亚氯盐溃土，盐胀、翻浆、湿陷及腐蚀作用是盐溃土的主要危害。盐渍土的成因不仅仅与地形、气候、岩性和水文地质条件相关，同时绿洲农田区大量灌溉也是引起土壤盐渍化的主要因素。     

高速铁路无砟轨道膨胀土地基膨胀量计算模型

高铁无砟轨道对膨胀变形值要求极为严格,地基的胀缩变形不仅对行车安全性和舒适性产生威胁,而且严重影响高速铁路线路的服役状态和使用寿命。膨胀土地基均为原状膨胀土,为研究原状膨胀土的膨胀规律,以兰新铁路第二双线一处典型原状膨胀土为对象,对3种不同厚度的膨胀土分别进行不同上覆荷载和不同含水率下的膨胀变形试验。研究结果表明:膨胀土的厚度越大,其膨胀量越大;上覆荷载对膨胀量起抑制作用,荷载越大膨胀量越小,荷载越小膨胀量越大;土样的膨胀量随含水率的增加可分为缓慢增长阶段、急速增长阶段和缓慢增长阶段;在厚度一定时,建立含水率增量与上覆荷载耦合情况下原状膨胀土膨胀量计算模型,再依据不同厚度对公式参数进行拟合。建立含水率、上覆荷载和厚度3因素耦合作用下原状膨胀土膨胀量计算模型,模型计算结果与实测数据吻合较好,为今后膨胀土地区高速铁路的修建提供一定的理论支撑。     

兰新高铁粗颗粒土填料冻胀性试验研究

针对兰新高速铁路路基冻害防治,通过不同细颗粒含量、不同含水率下的4个取土场路基填料在封闭系统和开放系统下的冻胀试验,进行粗颗粒土填料的冻胀性研究。结果表明:含有细颗粒的粗颗粒填料在冻结时可能会发生冻胀,其冻胀率取决于填料中的细颗粒含量、冻结前的含水率及冻结过程中水分补给情况;封闭系统条件下,冻胀率随含水率及细颗粒含量的增加而增大,细颗粒含量在3.76%~21.46%,处于饱和状态时填料的冻胀率可达1.1%~2.2%,冬季发生冻结时所产生的冻胀量会超过高速铁路无砟轨道高低偏差管理值,造成路基冻害;开放系统条件下的冻胀率远大于封闭系统下,压实系数为0.93时冻胀率可达3.45%~4.7%。可见,控制填料中的细颗粒含量、做好防排水设施是高铁路基防冻害首要选择的措施。     

含盐量、含盐类别对盐渍土抗剪强度的影响

在室内实验条件下,向氯盐盐渍土中掺加不同含量、不同类别的盐类,通过实验研究土体抗剪强度参数的变化,分析了含盐量和含盐类别影响盐渍土抗剪强度的机理.研究表明当土体含水量一定且含盐量达到9.36%时抗剪强度参数出现极小值.     

包兰铁路惠农至中卫段盐渍土成因分析及防治措施

包兰铁路惠农至中卫段沿线土地盐渍现象较为明显.盐溃土类型主要为不同强度的亚硫酸盐渍土,盐分多富集于表层,厚度0.2m以上.含盐量一般为3％～10％,0.2m以下含盐量逐渐减少,一般在1％以下,属中盐渍土场地.根据盐渍土路基病害,结合本线路盐渍土特征,提出可采用设置隔离层、提高路基、加固路基结构和去除盐分等措施达到减缓或防止包兰铁路建成后盐渍土路基病害的发生.     

含盐量及含水量对氯盐盐渍土抗剪强度参数的影响

盐渍土作为一类特殊的工程地质体,其抗剪强度受环境因素的影响是复杂的。通过室内试验,分析不同含盐量和含水量条件下氯盐盐渍土抗剪强度的变化规律,研究含盐量、含水量对盐渍土抗剪强度的影响机理。研究表明:在含水量达到一定量时,随着CaCl2含量的增加,氯盐盐渍土的抗剪强度参数值是先减小后增大,达到最小值时的土体临界含盐量为10.36%;在含盐量一定的情况下含水量从8%增到10%时,抗剪强度参数值减小幅度比较大,而从10%增到15.56%时,抗剪强度参数值减小幅度明显变小;土中易溶盐相态的变化,从土颗粒间溶液的离子浓度和土体骨架作用两方面影响盐渍土的抗剪强度;当含盐量一定时,随着含水量的增大,土粒间离子的浓度逐渐减小,使得扩散层厚度增大,粘结力减小。     

上覆荷载和厚度对原状膨胀土膨胀量的影响分析

以兰新高铁一处典型原状膨胀土为对象,通过对膨胀土进行初始含水率为6%,厚度分别为2、4、6 cm及0、10、20、30、40、50 kPa不同上覆荷载下膨胀量试验,以研究厚度和上覆荷载对原状膨胀土膨胀量的影响。试验结果表明:随着上覆荷载的增大,膨胀量逐渐减小,因而膨胀土地基的膨胀变形主要发生在浅层膨胀土;原状土膨胀量随着厚度的增加而增加,且为非线性关系;对试验结果进行拟合,得到膨胀量随上覆荷载及厚度变化关系拟合关系式,为今后膨胀土地区工程建设提供理论支撑。