盐分与压实度对盐渍土起始冻胀含水率的影响
王宁;王清;霍珍生;马冰;陈冶
【摘 要】Frost heaving hazards of saline soil in asonal region affect engineering quality.The change of water, density and salt influences the frost heaving characteristics of asonal soil.By taking the saline soil from dry land in Nong’an County,Jilin province,frost heaving tests are conducted to examine the frost heaving regularity of saline soil with different water contents,compaction degrees and salt contents.Under different water contents,compaction degrees and salt contents,the changing rule of the critical water content of frost heaving of saline soil is analyzed. The rearch indicates that higher compaction degree and higher water content are in favor of frost heaving.In lower water content and lower compaction degree,shrinkage occurs.Shrinkage disappears and then expansion appears with the increa of water content and compaction degree.Frost heaving quantity and water content have a nearly linear relationship.Therefore,a critical water content of frost heaving exists.The critical water co
ntent decreas in a linear rule with the increa of compaction degree.But as the salt content increas,the critical water content ris generally.The influence of plastic limit and compaction degree on the critical water content of frost heaving can be fitted in a linear equation.The coefficient of the equation ris overall with the increa of salt content.On the basis of the formula summed up previously,a new parameter,compaction degree has been added,which provides reference and theoretical basis for the rearch of the frost heaving characteristics of asonal saline soil in future.%季冻区盐渍土冻胀病害影响工程质量。水分、密度及盐分的变化影响季冻土冻胀特性。以吉林省农安县旱地盐渍土为研究对象，通过室内冻胀实验讨论了含水率、压实度、含盐量对盐渍土冻胀规律的影响，分析起始冻胀含水率随盐分和压实度的变化规律。试验研究表明：较大的压实度和较高的含水率有利于冻胀。土体在较低含水率和较低压实度时发生冻缩，随着含水率和压实度的增大，冻缩量减小至零，随后发生冻胀，冻胀（缩）量与含水率基本呈线性关系。因此，存在起始冻胀含水率，该值随着压实度的增大而线性减小，随含盐量的增加而整体呈增大趋势。塑限与压实度对盐渍土起始冻胀含水率的影响可以拟合出相应线性公式，随着含盐量增加，该公式的系数整体呈增大趋势。在前人总结出的公式基础上增加压实度这一参数，为后续季冻区盐渍土的冻胀特性研究提供参考与理论依据。
清廉村居【期刊名称】《工程地质学报》
【年(卷),期】什么是假分数2016(024)005眉毛里长痘痘
【总页数】8页(P951-958)
【关键词】盐渍土;含水率;压实度;含盐量;起始冻胀含水率
【作 者】王宁;王清;霍珍生;马冰;陈冶
【作者单位】吉林大学 长春 130026;吉林大学 长春 130026;吉林大学 长春 130026;吉林大学 长春 130026;吉林大学 长春 130026
【正文语种】中 文
【中图分类】TU448赞扬老师的话
盐渍土是不同程度盐碱化土的总称。2009年修订版《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)规定易溶盐含量大于0.3%，并具有溶陷、盐胀、腐蚀等工程特性时，应判定为盐渍岩土。
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吉林西部地区的盐渍土，地处我国松辽平原，盐渍化程度比较严重，且以碳酸盐渍土为主，严重影响农业与工业发展。为了保持生态平衡，治理湿地、草原等，吉林省启动引水灌溉工程，通过嫩江下游与第二松花江的引水灌溉工程来淋洗盐渍化土地(鲍硕超， 2015)，但由于该地区属于东北典型的季冻性冻土区，引水灌溉和淋滤都会在冬季引起冻胀现象，同时造成水分与盐分的迁移，使盐分富集，严重影响工程质量，同时会出现道路翻浆及路面冻胀等道路病害。因此，研究吉林西部盐渍土冻胀特性势在必行。
党员活动方案以往研究表明，影响土体冻胀的因素主要有粒度组成、矿物成分、水分、土体密度、温度、荷载及盐分等(马巍等， 2014)。张立新等(1995)研究揭示含氯化钠盐渍土冻胀量随初始含水率增大而增大，与初始干密度、初始浓度呈抛物线关系； 张婷(2004)研究了含水率及干密度对土体冻胀的影响，冻胀率随含水量的减小而线性降低。在试验范围内，干密度越大，土体冻胀率越大，随着干密度增大，土体冻胀将达到最大程度。土体产生冻胀的条件是冻胀敏感性土、水分补给、适当冻结温度和时间。程培峰等(2011)、高明星等(2012)指出，在同一含水量下，冻胀量随压实度的增大而减小； 在同一压实度下，冻胀量随含水量的增大而增大。王文华(2011)发现在相同击实度下，冻胀率随含水率增加而增大。在相同击实度、相同含水率下，冻胀率基本是随着含盐量的增加而增大，但存在一最佳冻胀击
实度。即较高的含盐量、较高的含水率以及较大的击实度都使土样最终冻胀率增大。张艳鸽(2011)通过对三支沟和大安地区盐渍土冻胀特性研究发现：土样的冻胀曲线分为冻缩期、冻胀增长期、结构调整期和冻胀持续增长期4个阶段。随着密实度的增加，含盐土样冻缩现象逐渐消失，薄膜水失水现象减少； 含水率<24%时，击实度和冻胀率成正比，含水率>24%时， 0.0%含盐量各土样为冻缩期，土样的总冻胀率随含水率的增加而减小，且90%击实度土样具有冻胀敏感性。李栋国(2015)对农安地区盐渍土进行冻胀试验发现，冻胀性与含水率成正比，最低含水率在16%以上； 低含盐量土冻胀与击实度成正比，高含盐量土冻胀与击实度成反比； 含盐量小于1.5%时冻胀与含盐量成正比，反之成反比。
已有研究都共同指出了含水率、压实度、含盐量3个因素对土体冻胀率的影响，含水率与冻胀率为正相关，但压实度和含盐量对冻胀率的影响说法不一。已有试验研究表明，在某些含水率及压实度下，土体不发生冻胀而是发生冻缩，存在起始冻胀含水量，即在一定条件下的土体，在冻结过程中，使冻结土体不发生体积变化的含水量的界限值，该含水量是土体发生冻胀与冻缩的界限含水量值。大部分试验都重点研究土体冻胀部分的变化规律，对于土体冻缩部分的规律研究较少。影响盐渍土起始冻胀含水率变化的因素及该起始冻胀含水率变化规律参考文献较少。
马巍等(2014)在《冻土力学》一书中指出，当土体密度一定时，黏性土的起胀含水量与塑限含水量有较密切的关系，当土的干密度为1.5～1.6g·cm-3 时，它们之间的关系可用线性方程表示。本文将在此结论的基础上，讨论压实度、含盐量与盐渍土起始冻胀含水率之间的关系。以吉林省农安县旱地盐渍土为研究对象，通过室内冻胀实验测定不同含水率、压实度、含盐量条件下土体的冻胀量，得到含水率、压实度、含盐量与冻胀量的关系，以此研究该地盐渍土冻胀特性，分别绘制出起始冻胀含水率与压实度和含盐量的关系曲线，建立起始冻胀含水率随压实度变化的公式，并分析盐分对起始冻胀含水率的影响，为后续季冻区盐渍土的冻胀特性研究提供参考与理论依据。
实验土样取于秋季，在农安县旱地有代表性地点从表层取至170cm。天然密度为1.77～1.93g·cm-3； 天然含水率最低为15.93%，最高可达34.3%； 粒径小于0.075mm颗粒含量大于75%，粒径小于0.005mm颗粒含量小于30%，为粉质亚黏土(唐大雄等， 1999)； Cu>5、Cc=1～3，土样级配良好； 有机质含量最大处为1.61%，可判定为非有机质土； 呈弱碱性； 各层易溶盐含量变化较大，在0.74%～1.42%范围内波动； 阴离子以重碳酸根为主，阳离子以钠离子为主，含量高达6.72%，遇水后可形成较厚的扩散层，使颗粒间的连结减弱直至消失(唐大雄等， 1999)，增强土的分散性，并影响渗透性和毛细性(张静， 2
010； 张旭东等， 2015)。在易溶盐含量测试中发现40cm土层为易溶盐总量转折点和最大点，钠离子含量也较高，因此选择该层土作为研究农安盐渍土冻胀特性的试验用土，并进行物理化学试验，试验结果(表1，表2)。通过室内击实试验测得40cm处土的最优含水率为21.26%，最大干密度为1.63g·cm-3。
土体冻胀是由土中水成冰引起体积膨胀的现象。冻土地区工程建筑会由于土体的冻胀遭受破坏(徐学祖等， 2010)。冻胀的表现形式之一是冻胀量，表现为土体冻结后垂直方向上的增量。
2.1 影响因素的确定
以往研究成果表明，土体的冻胀性受内部和外部因素影响。内部因素包括土的粒度成分、物理化学性质、含水率、密实度和含盐量等； 外部因素指外荷载、温度、冻融作用等(李广信， 2004)。本次试验主要针对研究成果未达到共识的压实度和含盐量两种因素，研究起始冻胀含水率随含盐量和压实度的变化规律。
2.1.1 含盐量池座
所取土样深度范围内易溶盐含量在0.74%～1.42%之间变化，最高曾经达到2.6%，经调查农安地区易溶盐含量高于吉林西部其他地区，而且以往研究表明含盐量对冻胀性的影响复杂，应增大含盐量变化范围，因此选取0、0.5%、1%、1.4%(天然含盐量)、2%、3%作为指标。此外，含盐类型影响盐渍土的盐胀，从而对试验结果产生一定影响。当硫酸钠含量大于2%时，盐胀量随硫酸钠含量的增加而迅速增大(杨保存， 2009)。研究区盐渍土硫酸盐含量低于2%，所以在研究其冻胀特性的时候可不考虑硫酸盐的影响。当碳酸盐含量超过0.5%时，盐胀量显著增大，而农安地区盐渍土很容易达到该标准，因此选取碳酸氢钠为实验用盐研究其冻胀特性。春歌古诗
2.1.2 含水率
如前文所述，马巍等(2014)指出，当土体密度一定时，黏性土的起胀含水量与塑限含水量有较密切的关系，当土的干密度为1.5～1.6g·cm-3 时，它们之间的关系可用线性方程表示：
式中，ωP为塑限； ω0为起始冻胀含水量。
试验观测资料统计表明，上述条件下α为0.71～0.86，取平均值为0.8。封闭系统中黏性土的起始冻胀含率接近塑限(徐学祖等， 1995； 赵安平等， 2008)，含水率过小时发生冻缩，过大时会发生冰的冻胀。因此，结合起始冻胀含水率与塑限的关系并考虑最优含水率与工程要求，采用隔断水源的封闭系统，选取含水率值分别为16%、18%、20%、22%、24%、26%。
