关于盐渍土路基底部结构中设置隔断层排盐效果的试验研究

2013-11-12 07:04马光诚陈国新李寿宁

塔里木大学学报 2013年2期

马光诚陈国新李寿宁

(1 塔里木大学水利与建筑工程学院，新疆阿拉尔843300)(2 新疆阿拉尔市建设局，新疆阿拉尔 843300)

随着经济的不断发展，我国公路建设已经进入一个崭新时代，然而在西部地区，尤其在新疆，仍然存在着大片的盐渍土地区，这对公路的建设有很大的影响。盐渍土是盐土和碱土以及各种盐化、碱化土壤的总称，在公路工程中，是指地表下1.0 m 内易溶盐含量平均大于或等于0.3%的土［1］。由于土体中易溶盐的存在，盐的种类与盐的含量的不同会改变土体的基本工程性质。因此也就会对路基工程带来直接的危害。盐渍土具有溶陷、翻浆、盐胀、腐蚀等性质，对公路工程建设的危害性极大。盐渍土路基的工程治理措施有很多，有基底处理法、设置毛细水隔断层法和提高路基高度、浸水预溶法、强夯法、化学处理盐渍土法、降低水位法等等［2－5］。

对于盐渍土地区道路的研究，大量的研究集中于盐渍土的盐胀和溶陷、冻胀规律，从筑路材料层次解决盐胀等道路破坏问题［6］。从调整路基结构层次方面的研究相对较少，相应的处治措施也贫乏。根据盐、水、温共场发生盐胀的机理;有盐、有水有温度变化会产生盐胀，有盐没水没温度变化不产生盐胀，没盐、没水、有温度变化也不产生盐胀。所以控制含盐量和温度变化是解决盐胀的两个根本途径［7］。在路基冻土层以下设置隔断层，切断路基深层盐、水随毛细管上升的路径，同时也是排掉路基冻土层中原有盐分和后期随雨水等入渗盐分的出口，隔断层的坡度及其结构怎样设置排盐效果最好，是本文研究的主要内容和目的。模拟盐渍土路基在降雨时盐分入渗，可获取隔断层在不同坡度下的排盐水效果的资料，从而设计本试验。

1 试验方法

1.1 仪器设备

可手动控制流量的滴水管、试验模型、土工布、天平、烧杯、烘箱、CD－11 型盐分电导温度仪(探头型号:FJA－10)等。

1.2 试验方案

在土层的不同深度和位置处埋设温度和盐分的复合式探头，测试不同位置和埋深的温度和含盐量，经过分析得到路基的温度、盐分的迁移规律。通过测试不同深度和位置的含水量并分析可以得到路基水分的迁移规律。分析测定集水槽内渗透溶液的含盐量得到该路基结构的排盐效果。

1.3 试验步骤

1.3.1 按照与实际路基比例为1:100 制作模型箱，试验过程中以隔断层的坡度和相应的路面高度为变量，同时控制滴水管的流量。如图1 所示;

图1 试验模型简图

1.3.2 按照配比配备土样并闷料2－4h，含水率5%，含盐量1%;

1.3.3 模拟实际路基的材料和密度铺设隔断层及路面以下部分，用土工布隔断，密封好并在集水槽上方的土工布上透出一排小孔用于排盐［8］;

1.3.4 在隔断层上方不同埋深和位置处埋置探头，用于判断各处的排盐情况(根据电导值与含盐量成正比的关系)，电导仪探头分布图如下:

图2 探头分布图

1.3.5 按照设计位置固定滴水管，控制流速为5 ml/min，6 个滴管合计30 ml/min;

1.3.6 每隔15 分钟通过集水槽收集渗透溶液，用烧杯和天平秤取质量，烘干后得到含盐量;

1.3.7 直到电导值趋于0 即含盐量很低时结束试验。

1.4 试验目的

通过在盐渍土路基底部结构中设置不同坡度的隔断层，模拟因降雨和和林带灌水使路基富集盐分和水分，随四季温度变化从而产生盐胀破坏道路。如果将道路冻土层内的盐和水排走，使路基温度变化幅度大的冻土层中不含或少含盐和水，就不会发生盐胀破坏了。采取什么角度的隔断层坡度排盐排水效果最好，是设计本试验的的主要目的，以期达到预期的排盐的效果，从而解决盐胀问题。

2 试验结果及分析

2.1 电导走向趋势图如图3、图4、图5 所示:

图3 模型中心方向电导趋势图

图4 模型水平纵向电导趋势图

图5 模型水平横向电导趋势图

结合图2 可看出无论垂直、横向和纵向，电导值随滴管滴水开始，逐渐增大，有的区域已经达到电导仪最大值19.9 ms(电导仪测量范围0～19.9 ms)，保持一段时间后逐渐减小趋于0。说明没有滴水前电导值在5 ms 左右，随着滴水的进行，由于水的运移促使盐分聚集，电导值增大;进一步排水后，盐渍土中含盐量下降，电导值逐渐减小。

2.2 正“V”型、倒“V”型不同隔断层坡度在不同时间的累积排盐量如表1、表2 所示。