盐渍土道路路基变形稳定性分析

摘要：为掌握盐渍土路基变形特征，以塔克什肯至恰库尔图公路为例，对路段内盐渍路基土样开展室内溶陷试验、室内盐胀试验以及冻融循环试验，分析其变形特征。研究结果表明：土样溶陷量随着荷载的增加而增大，在200kPa时存在突变，在300kPa时达到最大溶陷量5.5mm；土体盐胀量随着时间的增长整体表现为波动上升的规律，多次冻融循环后盐胀量累计达到0.634mm；冻融循环后含水率最大处位于土样最下部，同时易溶盐在基床底层上结构层中的含量增长明显，在路堤主体和下结构层中的含量则基本保持不变；氯离子在土体不同部位的含量有明显变化，土体底部和顶部氯离子含量在冻融循环后显著增加，整体上表现为中间小两端大的特征。

关键词：盐渍土路基，路基变形，溶陷试验，冻融循环，盐胀量

0" "引言

随着国内基础设施建设的快速发展，越来越多的道路工程项目延伸至富含盐渍土的地区[1]。盐渍土作为一种特殊的土质类型，广泛分布于沿海滩涂、内陆干旱区以及地下水矿化度较高的区域，其主要特征为含有较高浓度的可溶性盐类，如氯盐、硫酸盐等[2-3]。此类土壤在遇水、地下水位变动以及干燥与潮湿条件交替作用下时，盐渍土的工程特性会产生显著变化，易出现溶陷、膨胀或结晶等物理化学反应，严重时会导致地基沉降、开裂甚至失去承载力，对道路交通基础设施的安全稳定有较大影响[4-5]。

在盐渍土地区进行道路路基设计与施工时，会面临诸多复杂问题，其中路基的变形稳定最为重要[6]。一方面，盐渍土路基在施工初期，就可能因水分迁移而引起局部或大面积的溶陷，导致路基失稳，严重影响路面平整度和行车安全；另一方面，在道路运营阶段，气候变化、地下水位波动等因素持续作用下，盐渍土路基的长期变形稳定性难以得到有效保障[7]。基于此，为掌握盐渍土路基变形特征，本文以塔克什肯至恰库尔图公路为例，对路段内盐渍路基土样开展室内溶陷试验、室内盐胀试验以及冻融循环试验，分析其变形特征，为盐渍土路基的设计和施工提供一定的指导。

1" "工程概况

1.1" "工程基本情况

G680塔克什肯至恰库尔图公路位于新疆维吾尔自治区阿勒泰地区青河县和富蕴县境内，路线全长约159.120km，分为2段。第一段为G680塔克什肯－恰库尔图段，该段起点位于青河县塔克什肯口岸，终点位于富蕴县恰库尔图。第二段为G680－青河段，该段起点位于G680青河互通，终点位于青河县友好南路与规划南七路交叉口处。

该路段包括中桥1座、小桥1座、通道桥4座、涵洞30道、通道涵7道。设置互通式立交1处、服务区1处、U形转弯1处。双向4车道一级公路标准，设计速度为100km/h，采用整体式路基，路基宽度为26m，桥面宽度为2×12.75m。路基挖土方和路基挖石方分别为24万m3和140.6m3。

1.2" "地形地貌

所在区位于低山丘陵区和山前冲洪积扇，以戈壁荒漠地貌为主，部分路段地形起伏较大，相对高差在10～25m左右，路基开挖后形成的岩质边坡在降雨、大风、地震等因素的影响下，易出现崩塌碎落现象。项目。

1.3" "气候环境

项目区域内属于温带干旱气候，最大风速达23m/s，年平均风速1.3m/s，冬季漫长且寒冷，积雪分布不均匀，北深南浅，冬季雪深最大为30cm，历史最大积雪厚度95cm，一般11月上至次年3月形成稳定积雪，平均稳定积雪日数可达150d。

本项目路线总体呈东西走向，冬季线位处测时风向为东偏北约30º，局部段落与冬季风向处于30°～60°之间，易形成迎风积雪，对公路行车安全带来不良影响，切路基填料中含有弱盐。

2" "试验材料及方案

2.1" "试验材料

路基主要填料为圆砾和角砾，前者最佳含水量和最大干密度范围为5.1%～6.8%和2.24～2.35g/cm3，后者最佳含水量和最大干密度范围为6%～6.6%和2.29g/cm3。在路基土中，选择3组土样开展室内溶陷试验、室内盐胀试验以及冻融循环试验，土样易溶盐含量为0.247%～1.334%。

2.2" "室内溶陷试验

制作高度和直径分别为12cm和28cm的有机玻璃筒作为试验用筒，筒上部和下部可以自由排水，筒外部设置铁箍，上部安设刚排水板，试验装置示意如图2所示。试验选择单线法，每50kPa为一级浸水稳定加载压力，每级压力的加载时间为10min，加载完成后稳定1h。

2.3" "室内盐胀试验

制作高度和直径分别为13cm和15cm的铁质圆筒，根据施工场地土体的实际压实状况，分3次将所取土样击入到所制铁筒中，在其上方敷设一层保鲜膜，并静置12h。温度调节选择单次降温法，从初始温度25℃逐步单向降温至-15℃，降温幅度控制在5℃/h，在温度减小至-15℃时停止降温，进入持续6h的恒温阶段。

2.4" "冻融循环试验结果

制作高度和直径分别为75cm和30cm的有机玻璃筒，在筒中分层击实路基土，每层厚25cm。保证现场土体压实度与试样用桶相同，对盐渍土路基结构进行模拟。温度升降均为单向，25～-15℃为降温范围，每降低5℃后稳定1.5h，在温度减小至-15℃时稳定36h；15～-25℃为升温范围，同样每升高5℃后稳定1.5h，在温度升高至25℃时稳定36h，一共进行7次冻融循环，每次周期为96h，试验过程中在制冷头上侧设置百分表来监测土体的变形情况。

3" "试验结果分析

3.1" "室内溶陷结果分析

盐渍土路基土溶陷曲线如图1所示。从图1中可以看出，土样溶陷量在100kPa荷载以下时小于2mm；荷载持续增加至200kPa时溶陷量突然增大，存在突变；之后随着荷载的增加继续增大，在300kPa时达到最大溶陷量5.5mm。

分析认为，土样溶陷系数为0.011，大于0.01，土体类型为溶陷性盐渍土。项目所在地区地下水位较低，且属于干旱区，不存在潜蚀变形，因此导致路基土体产生溶陷变形的因素主要是浸水溶陷。同时粗颗粒盐渍土作为路基填料，使得路基呈现出显著的骨架状结构特征，在遭受雨水或其他水源浸泡时，填料中的盐分随着水分的渗透而逐渐溶解，并迁移出路基。盐分在溶解后会出现重新结晶的现象，因此不会对土体结构造成明显破坏，路基骨架结构保持了原有的完整性，溶陷变形量较小。

3.2" "室内盐胀结果分析

土样盐胀量随时间的变化趋势如图2所示。从图2可以发现，盐渍路基土膨胀量随着时间的变化明显增大。这是由于土样中含有大量的易容盐分，级配良好，不均匀系数和压实度较大，土体颗粒紧密接触，孔隙率较低，土中盐分在温度下降过程中形成了盐胀，对土体结构造成了破坏，增大了颗粒间的空隙，小颗粒填充进大空隙中，土体颗粒再次分布，从而形成了较显著的盐胀变形。

3.3" "室内冻融结果分析

3.3.1" "冻融循环作用下土样盐胀量与时间的关系

冻融循环作用下土样盐胀量与时间的关系曲线如图3所示，从图3中能够看出，随着时间的延长，土体盐胀量整体表现为波动上升的规律，盐胀量逐渐累计增加。

在第二个降温周期中，土体中硫酸盐和水分在温度降至0℃时开始结晶和结冰，同时路基下部水分逐渐迁移至顶部，破坏土体结构，使空隙增大，土体结构主要呈现为架空状态。

在升温周期过程中，降温形成的冰晶体开始融化，导致土体上部发生明显下陷，在多次冻融循环后盐胀量累计达到0.634mm。这是因为此次冻融循环最低温度为-15℃，高于基床（易溶盐占比1.334%）的起胀温度。

3.3.2" "冻融循环后土体各处含水率

冻融循环后土体各处含水率如图4所示。从图4可以看出，含水率最大处位于土样最下部，且与制冷头距离较近处的含水率明显提高。这是由于在降温阶段，土样内含有的硫酸盐开始吸收周围的水分并聚集在土样顶端，形成结晶形态。与此同时，伴随温度持续下降，土体中的液态水开始转变成固态冰，推动了水分在土样内的垂直运动，使其更多地集中于土样顶部，进而导致该部位的含水率相较于试验初始状态明显增长。

然而，本次试验所设置的温度变化区间相对有限，不足以令土样整体达到冻结状态。在重力作用下尚未冻结的液态水顺着土样内部结构，缓慢地向底部区域流动，因此土样底部含水率出现了上升态势，且高于试验之前。

3.3.3" "冻融循环后土体各处易溶盐含量

冻融循环后土体各处的易溶盐含量如图5所示。从图5可以看出，易溶盐在基床底层上结构层中的含量增长明显，在路堤主体和下结构层中的含量则基本保持不变。这是由于试验过程中水分携带部分离子向顶部土层迁移，使顶部区域易溶盐含量不断积累。

另外，温度升高时顶部土体中原有的溶解盐分开始结晶，顶部土体内部盐溶液的浓度被稀释，因此离子倾向于朝向盐溶液浓度更低的顶部区域迁移，共同作用提高了易溶盐在顶部土样中的含量。

3.3.4" "冻融循环后土体各处氯离子含量

冻融循环后土体各处的氯离子含量如图6所示。从图6可知，氯离子在土体不同部位的含量有明显变化，土体底部和顶部氯离子含量在冻融循环后显著增加，整体上表现为中间小两端大的特征。

4" "结束语

通过对盐渍路基土样开展室内溶陷试验、室内盐胀试验以及冻融循环试验，对其变形特征进行分析，主要得出以下结论：

土样溶陷量在100kPa荷载以下时小于2mm；荷载持续增加至200kPa时溶陷量突然增大，存在突变，之后随着荷载的增加继续增大，在300kPa时达到最大溶陷量5.5mm。随着时间的延长，土体盐胀量整体表现为波动上升的规律，盐胀量逐渐累计增加，在多次冻融循环后盐胀量累计达到0.634mm；冻融循环后含水率最大处位于土样最下部，且与制冷头距离较近处的含水率明显提高。

易溶盐在基床底层上结构层中的含量增长明显，在路堤主体和下结构层中的含量则基本保持不变；氯离子在土体不同部位的含量有明显变化，土体底部和顶部氯离子含量在冻融循环后显著增加，整体上表现为中间小两端大的特征。

参考文献

[1] 邹新华，胡进军，王志成，等.盐渍土地区水泥稳定碎石基层沥青路面拱胀原因调查分析[J].运输经理世界，2023（23）：22-24.

[2] 杨熙，王英，李萍.蒸发作用下盐渍土路基换土填层水盐迁移规律研究[J].公路交通科技，2023，40（7）：68-77.

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（中建路桥第一工程有限公司，河北邢台" "054000）