防盐-冻胀道路结构盐-冻融循环作用机制与效能研究

作     者：周子怡 

作者单位：塔里木大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨保存

授予年度：2023年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：岩土工程 防盐-冻胀道路结构 盐-冻融循环试验 盐-冻胀变形 防灾效能 

摘      要：新疆南疆盐渍土分布较广,盐渍土引发的工程灾害也较为严重,南疆的城市道路因季节性的盐-冻融循环作用产生的损伤破坏问题是亟需研究的重要课题。南疆阿拉尔市初建的大学路和塔里木大道损伤破坏路段变形监测及试验研究表明:造成道路损伤破坏的主要原因是其水泥稳定基层受季节性的盐-冻融循环作用,道路结构水盐迁移积聚后水泥稳定基层发生盐-冻胀变形所致。研究提出防盐-冻胀道路结构设计方案,应用水-盐-温多场耦合环境模拟实验系统对防盐-冻胀道路结构进行盐-冻融循环作用试验,开展防盐-冻胀道路结构盐-冻融循环作用机制研究。运用实时监测系统监测不同环境工况下道路结构内部水-盐-温变化和盐-冻胀变形,分析盐-冻融循环作用后各结构层材料强度衰减规律,结合SEM微观表征分析方法,研究总结道路结构盐-冻融循环作用机制,评价防盐-冻胀道路结构的防灾效能。主要研究结果如下:(1)道路各结构层的温度梯度随着路基高度的升高呈现增大的趋势。在20次盐-冻融循环作用下,路基底基土在环境水盐浓度为0%时,其体积含水率最大为36.5%;当环境水盐浓度升高到1%时,其电导率最大为2.293,且对底基土水分和盐分的重分布影响最大,其体积含水率的最大增量为9.8%,电导率的最大增量为1.843,说明较低盐浓度更利于水盐在底基土中迁移聚集。(2)在不同的环境水盐浓度,盐-冻融循环作用使道路结构试样产生的最终变形都呈现累积增大的特性。环境水盐浓度为0%时,道路结构试样仅发生较小的冻胀变形,随着环境水盐浓度的升高,道路结构试样产生的盐-冻胀变形量随之增大。(3)道路各结构层材料的强度衰减分析表明:随着盐-冻融循环作用的增加,沥青混凝土面层材料的强度显著减小,说明其承受荷载能力减弱;级配碎石稳定基层材料的承载比呈减小趋势;风积砂垫层材料中盐结晶持续增多导致其强度降低;在底基土中,参与盐-冻融循环作用土样的CBR值均低于未冻融循环土样CBR值(3.3%),均都不满足路基填料承载比的要求。(4)防盐-冻胀道路结构在水盐迁移阻断方面,道路各结构层自下而上电导率和含水率大小相差较大且呈递减规律;在不同的环境水盐浓度中,防盐-冻胀道路结构产生的盐-冻胀变形量均小于原道路结构的变形量,说明防盐-冻胀道路结构具有较好的抵抗硫酸盐侵蚀的能力,防盐-冻胀病害效果显著,更能适应南疆地区盐渍化道路环境。