關于鹽漬土路基底部結構中設置隔斷層排鹽效果的試驗研究

2013-11-12 07:04:04馬光誠陳國新李壽寧

塔里木大學學報 2013年2期

馬光誠陳國新李壽寧

(1 塔里木大學水利與建筑工程學院，新疆阿拉爾843300)(2 新疆阿拉爾市建設局，新疆阿拉爾 843300)

隨著經濟的不斷發展，我國公路建設已經進入一個嶄新時代，然而在西部地區，尤其在新疆，仍然存在著大片的鹽漬土地區，這對公路的建設有很大的影響。鹽漬土是鹽土和堿土以及各種鹽化、堿化土壤的總稱，在公路工程中，是指地表下1.0 m 內易溶鹽含量平均大于或等于0.3%的土［1］。由于土體中易溶鹽的存在，鹽的種類與鹽的含量的不同會改變土體的基本工程性質。因此也就會對路基工程帶來直接的危害。鹽漬土具有溶陷、翻漿、鹽脹、腐蝕等性質，對公路工程建設的危害性極大。鹽漬土路基的工程治理措施有很多，有基底處理法、設置毛細水隔斷層法和提高路基高度、浸水預溶法、強夯法、化學處理鹽漬土法、降低水位法等等［2－5］。

對于鹽漬土地區道路的研究，大量的研究集中于鹽漬土的鹽脹和溶陷、凍脹規律，從筑路材料層次解決鹽脹等道路破壞問題［6］。從調整路基結構層次方面的研究相對較少，相應的處治措施也貧乏。根據鹽、水、溫共場發生鹽脹的機理;有鹽、有水有溫度變化會產生鹽脹，有鹽沒水沒溫度變化不產生鹽脹，沒鹽、沒水、有溫度變化也不產生鹽脹。所以控制含鹽量和溫度變化是解決鹽脹的兩個根本途徑［7］。在路基凍土層以下設置隔斷層，切斷路基深層鹽、水隨毛細管上升的路徑，同時也是排掉路基凍土層中原有鹽分和后期隨雨水等入滲鹽分的出口，隔斷層的坡度及其結構怎樣設置排鹽效果最好，是本文研究的主要內容和目的。模擬鹽漬土路基在降雨時鹽分入滲，可獲取隔斷層在不同坡度下的排鹽水效果的資料，從而設計本試驗。

1 試驗方法

1.1 儀器設備

可手動控制流量的滴水管、試驗模型、土工布、天平、燒杯、烘箱、CD－11 型鹽分電導溫度儀(探頭型號:FJA－10)等。

1.2 試驗方案

在土層的不同深度和位置處埋設溫度和鹽分的復合式探頭，測試不同位置和埋深的溫度和含鹽量，經過分析得到路基的溫度、鹽分的遷移規律。通過測試不同深度和位置的含水量并分析可以得到路基水分的遷移規律。分析測定集水槽內滲透溶液的含鹽量得到該路基結構的排鹽效果。

1.3 試驗步驟

1.3.1 按照與實際路基比例為1:100 制作模型箱，試驗過程中以隔斷層的坡度和相應的路面高度為變量，同時控制滴水管的流量。如圖1 所示;

圖1 試驗模型簡圖

1.3.2 按照配比配備土樣并悶料2－4h，含水率5%，含鹽量1%;

1.3.3 模擬實際路基的材料和密度鋪設隔斷層及路面以下部分，用土工布隔斷，密封好并在集水槽上方的土工布上透出一排小孔用于排鹽［8］;

1.3.4 在隔斷層上方不同埋深和位置處埋置探頭，用于判斷各處的排鹽情況(根據電導值與含鹽量成正比的關系)，電導儀探頭分布圖如下:

圖2 探頭分布圖

1.3.5 按照設計位置固定滴水管，控制流速為5 ml/min，6 個滴管合計30 ml/min;

1.3.6 每隔15 分鐘通過集水槽收集滲透溶液，用燒杯和天平秤取質量，烘干后得到含鹽量;

1.3.7 直到電導值趨于0 即含鹽量很低時結束試驗。

1.4 試驗目的

通過在鹽漬土路基底部結構中設置不同坡度的隔斷層，模擬因降雨和和林帶灌水使路基富集鹽分和水分，隨四季溫度變化從而產生鹽脹破壞道路。如果將道路凍土層內的鹽和水排走，使路基溫度變化幅度大的凍土層中不含或少含鹽和水，就不會發生鹽脹破壞了。采取什么角度的隔斷層坡度排鹽排水效果最好，是設計本試驗的的主要目的，以期達到預期的排鹽的效果，從而解決鹽脹問題。

2 試驗結果及分析

2.1 電導走向趨勢圖如圖3、圖4、圖5 所示:

圖3 模型中心方向電導趨勢圖

圖4 模型水平縱向電導趨勢圖

圖5 模型水平橫向電導趨勢圖

結合圖2 可看出無論垂直、橫向和縱向，電導值隨滴管滴水開始，逐漸增大，有的區域已經達到電導儀最大值19.9 ms(電導儀測量范圍0～19.9 ms)，保持一段時間后逐漸減小趨于0。說明沒有滴水前電導值在5 ms 左右，隨著滴水的進行，由于水的運移促使鹽分聚集，電導值增大;進一步排水后，鹽漬土中含鹽量下降，電導值逐漸減小。

2.2 正“V”型、倒“V”型不同隔斷層坡度在不同時間的累積排鹽量如表1、表2 所示。