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河西走廊地区盐渍土路基换填层水盐迁移试验研究

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武汉大学学报（工学版） 2024年第5期57卷 582-592页

作者：李萍杨熙王英兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 西安理工大学土木建筑工程学院陕西西安710048

我国河西走廊地区大量分布以粉砂质土为主的盐渍土,其毛细水作用现象明显,对公路路基造成了严重的破坏。为了明确路基换填层的水盐迁移特性,采用自主设计的水盐迁移试验装置开展室内试验研究,并结合扫描电镜从微观层面解析盐渍土破坏机... 详细信息

我国河西走廊地区大量分布以粉砂质土为主的盐渍土,其毛细水作用现象明显,对公路路基造成了严重的破坏。为了明确路基换填层的水盐迁移特性,采用自主设计的水盐迁移试验装置开展室内试验研究,并结合扫描电镜从微观层面解析盐渍土破坏机理。试验结果表明:在掺入风积沙的黄土与盐渍土换填层中,水盐迁移主要集中在试验前期,随着风积沙掺量增加,换填层水盐迁移速率先增大后减小,最快迁移速率出现在掺沙率为30%的土样。电镜结果表明:盐渍土土样在水盐迁移试验结束后会析出盐分晶体填充于土颗粒之间,形成胶结体和团聚物,从而导致土体开裂;在盐渍土中掺加50%的风积沙可以减少土体由盐胀引起的裂隙与孔隙,能有效降低水盐迁移引起的破坏。

关键词：路基工程盐渍土风积沙水盐迁移换填层

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大温差条件下盐渍土水盐迁移规律研究

价值工程 2024年第16期43卷 126-129页

作者：刘文博上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200082

为了研究新疆等西北大温差地区盐渍土水盐迁移规律,通过开展单向冻结条件下的室内盐渍土水盐迁移试验,模拟路基顶部受环境温度降低的影响,分析了温度梯度作用下的盐渍土物理场分布状态。结果表明:随着温度的降低,盐渍土内部沿深度方向... 详细信息

为了研究新疆等西北大温差地区盐渍土水盐迁移规律,通过开展单向冻结条件下的室内盐渍土水盐迁移试验,模拟路基顶部受环境温度降低的影响,分析了温度梯度作用下的盐渍土物理场分布状态。结果表明:随着温度的降低,盐渍土内部沿深度方向的温度梯度分布愈发显著,在温度梯度的影响下,盐渍土内部的水分随盐分逐渐从暖端向冷端迁移;在冻结过程中,盐渍土内部的未冻含水量和电导率均呈现四阶段下降趋势,在温度达到冻结温度后快速减小;冻结完成后,在冻结深度以上部分土样,含水率和含盐量增大,冻结深度以下部分,含水率和含盐量减小,试样顶部含水率和含盐量的最大增幅分别为22.4%和8.3%。所得规律可为盐渍土地区路基处治提供依据。

关键词：盐渍土水盐迁移单向冻结温度梯度

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降水入渗条件下氯盐渍土水盐迁移规律

交通运输工程学报 2023年第4期23卷 116-127页

作者：张留俊裘友强张发如李雄飞刘军勇中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西省公路交通防灾减灾重点实验室陕西西安710068 长安大学公路学院陕西西安710064 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

为探究降水入渗导致氯盐渍土盐分流失问题,以人工配置的不同含盐(氯化钠)量粗粒土和细粒土为研究对象,通过自行设计的室内降水入渗模拟试验装置,获取了14种工况下近500组试验数据,对比分析了降水入渗次数、土样粒径与含盐量对土样水盐... 详细信息

为探究降水入渗导致氯盐渍土盐分流失问题,以人工配置的不同含盐(氯化钠)量粗粒土和细粒土为研究对象,通过自行设计的室内降水入渗模拟试验装置,获取了14种工况下近500组试验数据,对比分析了降水入渗次数、土样粒径与含盐量对土样水盐迁移特性的影响;建立了降水入渗作用下土体盐分迁移与水分迁移之间的联系,确定了入渗影响深度,揭示了水分与盐分经降水入渗作用后在土柱中的分布特征。研究结果表明:对于细粒盐渍土,随着降水入渗次数从1~4的增加,其含水率和含盐量的峰值点均明显向下发生移动,盐分将逐渐向土柱中底部积聚;对于粗粒盐渍土,2次降水入渗后,含水率在土柱高度范围内分布较为均匀,且降水入渗次数的继续增加并没有改变这种均匀性,而盐分将随着水分快速向土柱底部积聚;氯盐渍土这种“盐随水走”关系与其易溶于水有关,所以氯盐渍土填料路基应加强防水措施,特别是粗粒土填料,虽然其可压实性优于细粒土,但浸水后溶陷强烈,病害更为严重;一定范围内含盐量的增大不会改变细粒土或粗粒土水盐迁移的整体规律,但会降低土体水盐迁移的速率,与含盐量较低的细粒土相比,含盐量较高的细粒土的水分与盐分峰值点出现深度均滞后5~15 cm;在降水入渗相同条件下,不同含盐量细粒土盐分迁移的相对增大幅度不同,但盐分上升绝对量基本相同,说明不同含盐量细粒土中水分所能携带的盐分是一定的。

关键词：路基工程氯盐渍土模拟试验降水入渗含水率含盐量水盐迁移

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降水入渗条件下氯盐渍土水盐迁移模拟试验

交通运输工程学报 2022年

作者：张留俊裘友强张发如李雄飞刘军勇北京科技大学土木与资源工程学院长安大学公路学院中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西省公路交通防灾减灾重点实验室

为探究降水入渗导致氯盐渍土盐分流失的问题，以人工配置的不同含盐量（氯化钠）粗粒土和细粒土为研究对象，通过自行设计的室内降水入渗模拟试验装置，试验获取了14种工况下近500组试验数据，对比分析了降水入渗次数、土样粒径及含盐... 详细信息

为探究降水入渗导致氯盐渍土盐分流失的问题，以人工配置的不同含盐量（氯化钠）粗粒土和细粒土为研究对象，通过自行设计的室内降水入渗模拟试验装置，试验获取了14种工况下近500组试验数据，对比分析了降水入渗次数、土样粒径及含盐量对土样水分及盐分迁移特性的影响，建立了降水入渗作用下土体盐分迁移与水分迁移之间的联系，确定了入渗影响深度，揭示了水分及盐分经降水入渗作用后在土柱中的分布特征。研究结果表明：对于细粒盐渍土，随着降水入渗次数1次～4次增加，其含水率和含盐量的峰值点均明显向下发生移动，盐分将逐渐向土柱中底部积聚；对于粗粒盐渍土，2次降水入渗已经影响到整个土柱范围，含水率在土柱高度范围内分布较为均匀，且降水入渗次数的继续增加并没有改变这种均匀性，而盐分将随着水分快速向土柱底部积聚；氯盐渍土这种“盐随水走”关系与其易溶于水有关，所以氯盐渍土填料路基应加强防水措施，特别是粗粒土填料，虽然其可压实性优于细粒土，但浸水后溶陷强烈，病害更为严重；从土样含盐量影响的角度考虑，发现一定范围内含盐量的增大不会改变细粒土或粗粒土水分和盐分迁移的整体规律，但会降低土体水盐迁移的速率，与含盐量较低的细粒土相比，含盐量较高细粒土的水分及盐分峰值点出现深度均滞后5～10 cm；在降水入渗相同条件下，不同含盐量细粒土盐分迁移的相对增大幅度不同，但盐分上升绝对量基本相同，说明不同含盐量细粒土中水分所能携带的盐分是一定的。

关键词：路基工程氯盐渍土模拟试验降水入渗含水率含盐量水盐迁移

蒸发作用下盐渍土路基换土填层水盐迁移规律研究

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公路交通科技 2023年第7期40卷 68-77页

作者：杨熙王英李萍兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

为了解决夏季西北盐渍土地区路基表层盐分积聚现象明显的现状,基于甘肃武威硫酸盐渍土地区的道路水温环境,采用自主设计的室内盐渍土水盐迁移装置,探究了蒸发作用下不同掺砂率的“黄土+砂”盐渍土路基换土填层的水盐迁移规律,从而进一... 详细信息

为了解决夏季西北盐渍土地区路基表层盐分积聚现象明显的现状,基于甘肃武威硫酸盐渍土地区的道路水温环境,采用自主设计的室内盐渍土水盐迁移装置,探究了蒸发作用下不同掺砂率的“黄土+砂”盐渍土路基换土填层的水盐迁移规律,从而进一步评价了盐渍土路基换土填层的处置效果。结果表明:在常温条件下,当掺砂率小于30%时,随着掺砂率的增大,水盐迁移速率增大,最大迁移高度位于土柱的中部区域;当掺砂率达到30%时,水盐迁移的高度和速率最高,最大迁移高度位于土柱的中上部区域;当掺砂率增加至50%时,水盐迁移速率显著下降,最大迁移高度位于土柱中下部区域;在强蒸发环境下,随着温度的升高及温度循环次数的增加,不同掺砂率条件下的换土填层土柱受到毛细作用和温度梯度的双重激励,水盐迁移速率较常温条件呈现不同幅度的增加;掺砂率越高,水盐迁移速率增幅越小,温度对土样盐分分布的影响作用越小,盐分主要集聚于土柱的中上层区域。采用“黄土+砂”的换土填层,可有效抑制盐分在土中的迁移速率,盐分与水分的整体变化可表现为“盐随水动”的特点,当掺砂率大于50%时,换土填层的水盐迁移的速率降低,迁移高度下降,对盐分的抑制效果最显著。

关键词：道路工程水盐迁移模型试验掺砂率电导率蒸发作用

冻融循环作用下上覆荷载对盐渍土水盐迁移及变形规律的影响研究

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水利水电技术（中英文） 2022年第2期53卷 142-153页

作者：王玉龙常立君李舒洁青海大学土木工程学院青海西宁810016

为了探寻季节性冻土区盐渍化路基土水盐迁移及变形规律,利用极端环境荷载测试系统,在开放条件下进行室内冻融循环试验。研究结果表明:土体的温度随上覆荷载的增大呈现出先降低后升高的特点,离冷源越近,土体温度变化越明显;上覆荷载作用... 详细信息

为了探寻季节性冻土区盐渍化路基土水盐迁移及变形规律,利用极端环境荷载测试系统,在开放条件下进行室内冻融循环试验。研究结果表明:土体的温度随上覆荷载的增大呈现出先降低后升高的特点,离冷源越近,土体温度变化越明显;上覆荷载作用下,土体在顶部密度增大,对水分迁移有抑制作用,盐分则在该处出现聚集现象,在其他高度处,由于土颗粒的重排列程度不同,水分盐分变化亦不尽相同;上覆荷载是导致土体发生压缩变形的直接原因,在同一循环周期内压缩变形随上覆荷载的增加而增大,在同一荷载作用下,压缩变形随冻融周期的增加而增大;通过微观结构对土体变形机理分析表明,晶须生成量减少,盐胀压力减弱是引起膨胀变形减少的主要原因,土颗粒破碎及土粒间隙减小是土体发生压缩变形的因素。

关键词：冻融循环上覆荷载盐渍土水盐迁移变形机理

棉秆与风积沙混掺隔层对土壤水分入渗及水盐迁移特性的影响

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中国农村水利水电 2023年第8期 209-216页

作者：王立成朱珠孔芊芊朱连勇塔里木大学水利与建筑工程学院新疆阿拉尔843300

探究土壤水分入渗和水盐迁移对棉杆掺沙隔层的响应特征。采用室内土柱模拟试验,研究了不同棉秆隔层掺沙比例(质量占比0、50%、75%、85%、90%、95%、100%,分别以T0、T50、T75、T85、T90、T95、T100表示)对土壤水分垂向入渗及水盐迁移的... 详细信息

探究土壤水分入渗和水盐迁移对棉杆掺沙隔层的响应特征。采用室内土柱模拟试验,研究了不同棉秆隔层掺沙比例(质量占比0、50%、75%、85%、90%、95%、100%,分别以T0、T50、T75、T85、T90、T95、T100表示)对土壤水分垂向入渗及水盐迁移的影响。结果表明:①棉杆掺沙隔层阻滞水分入渗,延长了入渗时间。T0入渗时间最长,T95次之,T50、T75、T85、T90和T100入渗时间较短,且差异不明显。②对隔层以上的累计入渗量时间特性与湿润锋推进规律无影响,对隔层以下影响显著,以T0阻渗效果最好,T95次之。③累计入渗量随时间的变化关系,CK可用Kostiakov模型描述。而棉杆掺沙隔层处理在隔层以上范围Kostiakov模型拟合情况较好,以下线性模型描述较好。④入渗结束后,上层盐分淡化、底部积盐,土壤上层含水率以T0最高,T95次之。入渗结束两天后,水分分布趋于均匀,土层中部的盐分出现了一定程度的下移,T0和T95下移幅度最大。综合湿润锋、累计入渗量等入渗特性指标与水盐运移与重分布规律,为防治土壤盐渍化与提高水分利用效率,建议在新疆旱区推广应用秸秆隔层与秸秆隔层混掺95%风积沙农艺措施。

关键词：风积沙棉秆隔层入渗水盐迁移

冻融循环作用下硫酸盐渍土水盐迁移及变形特性研究

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冻融循环作用下硫酸盐渍土水盐迁移及变形特性研究

作者：江建兵塔里木大学

学位级别：硕士

南疆区域气候干燥,地下水矿化度高,属典型内陆干旱荒漠型气候环境,广泛分布的硫酸盐渍土其水盐在季节性温度变化作用下向地表发生迁移积聚,水盐相态因温度变化而发生相变,使硫酸盐渍土发生盐-冻胀变形,对工程结构安全造成重大损害,据此... 详细信息

南疆区域气候干燥,地下水矿化度高,属典型内陆干旱荒漠型气候环境,广泛分布的硫酸盐渍土其水盐在季节性温度变化作用下向地表发生迁移积聚,水盐相态因温度变化而发生相变,使硫酸盐渍土发生盐-冻胀变形,对工程结构安全造成重大损害,据此开展冻融循环作用下硫酸盐渍土水盐迁移及变形特性研究。运用水盐温耦合作用冻融循环试验系统,对阿拉尔地区粉砂土人工配制硫酸盐渍土,分别开展封闭系统无水盐补给、开放系统与封闭系统盐渍土补给工况下的冻融循环试验,研究硫酸盐渍土水盐迁移规律及变形特性,分析对比不同工况水盐迁移及变形特性,针对硫酸盐渍土地基工程建设需求提出了阻断水盐迁移、防治盐-冻胀变形的工程措施。相关研究结论如下:(1)基质吸力作为测算水盐迁移的重要参数,研究不同含盐量、含水率、温度对基质吸力的影响。研究表明:低温下基质吸力大于正温时基质吸力,含盐量相同时,含水率对盐渍土基质吸力呈负相关,试验结果显示温度为-20℃时,含盐量8%、含水率1%的盐渍土基质吸力最大,为2600.49k Pa。(2)封闭系统无水盐补给的硫酸盐渍土冻融循环试验研究表明:在冻融循环作用下,硫酸盐渍土中的盐分随水分迁移积聚在表层;土体的变形随含盐量的升高呈先增后减的趋势,随冻融循环次数增加土体的变形呈线性累积。含盐量5%的硫酸盐渍土在第五次冻融循环时变形量最大为8.53mm。封闭系统盐渍土补给的硫酸盐渍土冻融循环试验研究表明:在冻融循环作用下土柱内水盐由高温侧盐渍土区向低温侧非盐渍土区迁移积聚,土柱整体变形受下部补给硫酸盐渍土含盐量变化影响,含盐量1%时变形量最大,为-1.35mm,其余硫酸盐含量下土柱变形在-0.3至-0.25mm之间。(3)开放系统的硫酸盐渍土冻融循环试验研究表明:在低温冻结期水盐迁移量与补给强度最大,且水分迁移受补给液含盐量的影响;土体的变形仅在5%时出现盐-冻胀变形,最大变形量为0.2mm,其余盐溶液补给下沉降值较蒸馏水补给低,硫酸盐溶液补给对土体变形有影响。(4)通过含盐量2%盐渍土封闭系统无水盐补给、封闭系统盐渍土补给与浓度2%盐溶液补给素土对比分析,其变形量分别为1.24mm、0.14mm、0.09mm,即变形按大小排序分别为封闭系统无水盐补给>开放系统>封闭系统盐渍土补给,水盐迁移变化趋势与变形变化一致。

关键词：冻融循环硫酸盐渍土水盐迁移盐冻融变形

温度和上覆荷载影响下青海西部盐渍土水盐迁移及变形规律研究

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温度和上覆荷载影响下青海西部盐渍土水盐迁移及变形规律研究

作者：王玉龙青海大学

学位级别：硕士

青海西部广泛分布着盐渍化多年冻土和季节性冻土,该地区受气候、地质条件和人类活动等因素的影响土壤盐渍化程度逐年加剧,在温度变化和上覆荷载作用下出现的一些工程病害尤为突出。为探寻温度变化和上覆荷载影响下盐渍土水盐迁移及变形... 详细信息

青海西部广泛分布着盐渍化多年冻土和季节性冻土,该地区受气候、地质条件和人类活动等因素的影响土壤盐渍化程度逐年加剧,在温度变化和上覆荷载作用下出现的一些工程病害尤为突出。为探寻温度变化和上覆荷载影响下盐渍土水盐迁移及变形规律,本文选取青海西部三个不同地区的氯盐渍土为研究对象,利用极端环境荷载测试系统,在上覆荷载作用下,对黏土质砂、黏质粉土和黏土三种性质不同的土样分别进行室内单向冻结试验、冻融循环试验和微观试验,分析温度和上覆荷载对盐渍土水盐迁移及变形规律的影响。主要研究结论如下:(1)同一土样同一冻结温度条件下,土体的温度随上覆荷载的增大呈现出先降低后升高的特点,并且三者的最低温度荷载均为100 k Pa。对于黏土质砂、黏质粉土,上覆荷载有利于水分和盐分的迁移,并且随上覆荷载的增大前者水分盐分均表现为先减小后增大,后者水分盐分均呈先增大后减小的特点。对于黏土,上覆荷载对水分和盐分迁移有双重作用,随上覆荷载增加水分表现为先减小后增大,盐分为逐渐增大的趋势。同一种土样,压缩变形随上覆荷载的增大而增大。(2)离冷源越近土样内部温度变化越显著,随上覆荷载增加土体温度呈现出先降低后升高的特点。上覆荷载作用下,土体在顶部密度增大,对水分迁移有抑制作用,盐分则在该处出现聚集现象。在其他高度处,由于土颗粒的重排列程度不同,水分盐分变化亦不尽相同。同一周期,同一荷载作用下,土样水分盐分初始值大者迁移量大,反之则小。同一土样,同一冻融循环周期,土样压缩变形随上覆荷载的增大而增大;上覆荷载作用下第1个循环周期是土体发生压缩变形的主要阶段。(3)通过扫描电镜试验结果分析得出,随着上覆荷载的增大土颗粒间隙逐渐减小,结构变得紧密。此外,土体降升温过程中土颗粒、封闭气体的收缩和膨胀也会对试样变形产生一定的影响。上覆荷载作用下:单向冻结土样的微观试验图像表明,土体中产生的裂缝是引起土体发生压缩变形的一个原因;冻融循环土样的微观试验图像则表明,土体中晶须减少,盐胀压力减弱是引起膨胀变形减少的主要原因,土颗粒破碎是土体发生压缩变形的因素。

关键词：上覆荷载单向冻结冻融循环水盐迁移盐渍土