EDTA对土壤冻胀—融沉性能的影响

摘 要：冻结法施工以其巨大的优势在现在的施工方法中迅速崛起，不仅解决了地基处理的众多问题，还减少了地下工程对环境的影响。本文通过添加EDTA对土壤的冻胀-融沉性能进行了研究。研究表明EDTA对土壤的冻胀具有抑制作用，浓度越高，冻胀吸入的次数越多土壤的冻胀性能越差。但是随着离子水的清洗，土壤的冻胀会有一定量的回复。

关键词：冻融循环；EDTA溶液；冻胀-融沉

1 引言

目前，冻结法成为地下工程施工中的一种新型方法，由于具有施工方便，止水效果好，对地下环境影响小，施工完成后拆除简便等众多优点[1-3]。众多学者对土壤的冻胀性能进行了研究，其中邴慧等[4]研究了不同含水量，不同含盐量土体的冻结温度，指出不论何种土含有何种离子，土体的冻结温度随含盐量的增加而降低，随含水量的增加而增大。张世银[5]等讨论了土壤的冻胀特性与含水量，饱和度等的关系。王希尧[6]研究了土壤在不同的地下条件是土壤的冻胀问题。

2 试验材料和方法

2.1 试验材料

供试土样取自当地某施工工地。土样经室内风干、粉碎，并过2mm方孔篩后，阴凉贮存以备用。按照《土工试验方法标准》（GBT50123-1999）进行了界限含水率、颗粒分布和击实试验等。

2.2 试验方法

试验中通过控制冻融循环的次数、EDTA溶液的补给次数、EDTA溶液的浓度等条件来测定土壤的冻胀性能。试验中采用的冻融次数分别为3、5、7次，冻融次数与EDTA的补给方式有关，EDTA补给次数越多，时间越长，冻融循环次数越多，土壤的冻胀融沉变化越大。

试验中所采用的土样是重塑土样，经分析认为击实方法制作的土样较为贴合北方土质，所以选择击实方法制作土样。

在有机玻璃筒内采用分层击实法制作土样，每层击实次数由公式计算得出，将静置好的土样分为四等份，分层放入有机玻璃筒内，根据击实功确定击实的次数，每层击实过后要拉毛再进行下一层，击实完成后用修土刀将土样的高度修正至试验所需高度。

3 实验结果分析

3.1 冻融3次结果分析

图1为FTW3冻融试验过程中三次冻融循环的温度变化曲线、吸水-排水量和冻胀-融沉量的变化曲线。其中FTW3-1、FTW3-2分别是三次冻融循环且在第1、3次补给EDTA溶液，。由图中可以得出，在第二次冻融时FTW3-1和FTW3-2吸-排水量和冻胀量都较大，溶液的加入抑制了土柱的冻胀。

3.2 冻融5次结果分析

图2是FTW5冻融试验过程中五次冻融循环的温度变化曲线、吸水-排水量和冻胀-融沉量的变化曲线。FTW5试验中1、2次补给的是溶液，3、4、5补给的是去离子水。由图中可以看出在前两次的冻融过程中冻胀量和吸-排水量都是逐渐减少，因为随着EDTA进入土柱，盐分增大，土水势降低导致土柱的冻胀量减小，同时由于EDTA有一定的粘性，使水分迁移的摩擦力大、迁移速度减小，水分相变的潜热变大不利于冻结过程中水分的迁移。

4 结论

EDTA溶液对土壤的冻胀有抑制作用，且随着EDTA溶液的浓度增加对冻结温度有较大影响，在相同含水率条件下，随着淋洗剂浓度增大冻结温度逐渐降低。通过对试验中各个小组中土柱冻胀性能的分析，发现浓度补给的EDTA溶液浓度越高，次数越多，土壤的冻胀和吸-排水量越小。

参考文献

[1]王靖雅，李健，董晶.冻结法施工的冻胀分析[J].城市建设理论研究：电子版，2012（21）.

[2]薛玉庭，李向阳，陈阳光.井筒冻结法施工的常见问题及防治措施[J].中国西部科技，2009，8（10）：35-36.

[3]王鹏.地铁施工中冻结法地基加固可行性研究[J].城市轨道交通研究，2007，10（2）：44-47.

[4]邴慧，马巍.盐渍土冻结温度的试验研究[J].冰川冻土，2011，33（5）：1106-1113.

[5]张世银，汪仁和.土壤冻胀特性的试验研究[J].矿产勘查，2004，7（2）：72-73.

[6]王希尧.不同地下水埋深和不同土壤条件下的冻结和冻胀试验研究[J].冰川冻土，1980，2（3）：40-45.

作者简介：武迎飞（1993-），男，河南焦作人，在读硕士研究生，主要从事冻土方面工作。