酒泉地區(qū)風(fēng)電基地地基鹽漬土分布特征及規(guī)律

王明甫 鐘建平 劉 軍

(中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710065)

酒泉地區(qū)風(fēng)電基地地基鹽漬土分布特征及規(guī)律

王明甫 鐘建平 劉 軍

(中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710065)

以酒泉地區(qū)風(fēng)電基地地基鹽漬土為研究對象，通過對玉門、安北、北大橋、干河口四個區(qū)域86個風(fēng)電場的地基鹽漬土進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，并對地基土的易溶鹽測試成果進(jìn)行分析，揭示鹽漬土在平面和垂直兩個方向上的分布特征和規(guī)律。

鹽漬土，風(fēng)電基地，易溶鹽測試

1 概述

鹽漬土是指易溶鹽含量大于0.3%，且具有溶陷、鹽脹、腐蝕等特性的土[1]。當(dāng)土中的易溶鹽含量超過5%時，對土的結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)有較大影響，對工業(yè)及民用建筑的危害嚴(yán)重，會造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。鹽漬土是由于地下水或地表水沿土層中的毛細(xì)管運動至地表或接近地表，因蒸發(fā)作用使水中鹽分析出并聚集在地表或土層中而形成的。鹽漬土在我國分布廣泛，主要分布在西北干旱地區(qū)的新疆、青海、甘肅、寧夏等地區(qū)，西北地區(qū)鹽漬土面積約占全國鹽漬土總面積的60%[2]。隨著我國工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步以及節(jié)能減排的需要，目前清潔能源大力開發(fā)風(fēng)力資源，風(fēng)力發(fā)電已成為電力資源的重要來源，而我國的風(fēng)電資源主要集中在西北地區(qū)，這些地區(qū)的鹽漬土危害成為制約風(fēng)力資源開發(fā)的首要問題[3]。

本文以酒泉地區(qū)千萬千瓦風(fēng)電基地風(fēng)電場地基鹽漬土作為研究對象，根據(jù)現(xiàn)場所取土樣的易溶鹽含量試驗成果，分析酒泉地區(qū)鹽漬土分布規(guī)律建立較為系統(tǒng)的理論體系，對西北地區(qū)大型風(fēng)電工程的勘察設(shè)計和工程建設(shè)具有很大的實用價值和重要的技術(shù)指導(dǎo)意義。

2 主要研究內(nèi)容

1)了解酒泉地區(qū)鹽漬土所處地形地貌、區(qū)域地質(zhì)狀況、氣候、水文等自然地理環(huán)境。

2)了解酒泉地區(qū)鹽漬土的分布規(guī)律、賦存形態(tài)、埋藏深度、厚度等相關(guān)地質(zhì)信息。

3)室內(nèi)測定鹽漬土的物質(zhì)組成、礦物成分和化學(xué)成分，查明不同地區(qū)鹽漬土的含鹽量及鹽分類別。

3 研究技術(shù)路線

本研究擬采取資料調(diào)研、現(xiàn)場調(diào)查、現(xiàn)場勘探、室內(nèi)試驗研究相結(jié)合的研究方法，通過對地基鹽漬土易溶鹽測試結(jié)果的整理分析，查明鹽漬土的分布規(guī)律，了解鹽漬土的物理化學(xué)成分。

4 鹽漬土分布特征

為了全面分析酒泉地區(qū)地基鹽漬土分布規(guī)律和賦存形態(tài)，了解鹽漬土的物理化學(xué)成分，本研究分別從位于酒泉風(fēng)電基地的玉門、安北、北大橋、干河口等四個區(qū)域風(fēng)電場現(xiàn)場取土樣，完成室內(nèi)易溶鹽含量分析，根據(jù)試驗成果，分析鹽漬土分布特征及分布規(guī)律。

4.1 酒泉地區(qū)環(huán)境特征

酒泉地貌類型由南向北依次為祁連山、走廊平原和馬鬃山。新能源基地位于北部的馬鬃山、南部的祁連山之間的東西向走廊帶。地形由北山向南側(cè)的疏勒河傾斜，地形開闊平坦，總體地勢北高南低，地形坡度約1%。沿北山溝口發(fā)育不同程度的沖溝，沖溝流向以由北向南為主，較大沖溝深約數(shù)米至百米，以寬淺沖溝為主，沿沖溝植被稀少，植被主要分布于沖溝部位，以低矮的駱駝刺、麻黃等為主。

酒泉風(fēng)電地基土層以第四系上更新統(tǒng)為主，巖性自上而下為：粉細(xì)砂、角礫層、礫砂層，在安北一帶下部為第三系砂質(zhì)泥巖。細(xì)砂層呈灰黃色，稍濕，松散～稍密。以細(xì)砂為主，含少量礫石。分布不穩(wěn)定，土層中含鹽，呈纖維狀附著在碎石表面或空隙中，局部鉆孔中取出的巖芯干燥后呈白粉狀。

酒泉風(fēng)電地基區(qū)域表水體不發(fā)育，地下水埋深一般大于20 m，局部地下水位較淺，如玉門東北的三十里井子、玉門西北的麻黃灘，地下水位埋深最淺約2 m。在北山與疏勒河之間的安北，在西側(cè)的干河口等，局部沖溝部位水草繁茂，地下水位較低，雨季呈沼澤，旱季時地下水位埋深也較淺，最淺1 m左右。

4.2 鹽漬土現(xiàn)場調(diào)查的分布特征

1)平面分布特點。

酒泉地區(qū)降雨量小，蒸發(fā)量大。地下水循環(huán)較差，地基土中總體含鹽量較高。隨地形、地貌及地下水條件的不同易溶鹽在平面上分布不均。

酒泉戈壁灘大多表部覆蓋薄層黑色～灰白色的角礫。在地勢較高處、地形略起伏，植被較少，地表松軟，人在上面行走會留下1 cm～4 cm的腳印，車在上面行駛，車轍較深，最深可達(dá)50 cm。這些部位表部土層密度小，呈白色～灰白色，芒硝含量高，呈白色纖維狀，與土粒、砂粒膠結(jié)。

在地勢平坦部位，表層以角礫層為主，礫石接觸緊密，地表堅硬，人在上面行走腳印不明顯，車輛在上面行駛無車轍印跡。這些部位表部無白色晶簇，鹽粒含量也較少。

酒泉地區(qū)鹽堿化僅在地表水活動頻繁的地帶出現(xiàn)，如地下水較高部位、水草繁茂的沖溝部位(見圖1)。鹽堿呈白色薄膜狀，其下部含白色鹽粒含量較少。

2)垂向分布特點。

鹽漬土含量在垂向上呈下降趨勢。在地表松軟地段的地層斷面上，上部芒硝含量高，呈白色晶簇，開挖后呈塊狀(見圖2)，密度小。巖芯呈粉末狀，隨風(fēng)易吹散，該芒硝富集帶深度可達(dá)1.5 m左右。以下鹽晶體呈顆粒狀，分布于砂卵礫石的孔隙間，局部鉆孔巖芯呈灰白色，在陽光下易反光。由開挖斷面看，一般深度越大，顆粒越小，白色越不明顯。反映出易溶鹽在垂向上的總體變化規(guī)律為：隨深度增大，易溶鹽含量降低。

第三系砂質(zhì)泥巖中鹽粒分布不均勻，呈水平帶狀分布，鹽粒呈白色結(jié)晶體，富集帶厚度可達(dá)1 cm左右，局部石膏富集帶厚度10 cm左右。由于砂質(zhì)泥巖滲透性差，地下水循環(huán)較差，鹽分的分布及含量主要受沉積環(huán)境影響，受氣候、降雨等影響相對較小。

4.3 鹽漬土試驗成果分析

本文對位于酒泉風(fēng)電基地共計86個風(fēng)電場的地基土進(jìn)行取樣，風(fēng)電場分別位于玉門、安北、北大橋、干河口，取樣采取鉆探巖芯取樣，取樣深度自地表至地表以下8 m。

所取土樣在實驗室完成易溶鹽測試，試驗方法采用GB 50123—1999土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)[4]中易溶鹽測試方法，測試項目包括鈣離子、鎂離子、鉀離子和鈉離子、氯根、硫酸根、碳酸根等；四個區(qū)域風(fēng)電場地基土易溶鹽測試成果統(tǒng)計值見表1。

表1 地基土易溶鹽測試統(tǒng)計成果表

通過分析易溶鹽測試成果，得出鹽漬土在大區(qū)域平面上的分布特征以及在地基土埋深深度上的垂直分布特征。平面特征可以通過繪制鹽漬土平均含鹽量等值線圖(如圖3所示)直觀的看出分布規(guī)律。

從圖3可知，酒泉風(fēng)電基地鹽漬土含量從瓜洲向玉門(自西向東)逐步降低，瓜洲地區(qū)鹽漬土含量最高值出現(xiàn)在干河口區(qū)域；在北大橋及安北區(qū)域，易溶鹽含量自北向南逐漸升高；在玉門區(qū)域，易溶鹽含量自北向南逐漸降低。

各區(qū)域地基土易溶鹽含量大于0.3%的鹽漬土的垂直分布特征如圖4所示。

從圖4可以看出：干河口和北大橋區(qū)域鹽漬土樣占總土樣的百分比在埋深2 m～3 m深度內(nèi)減少非常明顯，在安北和玉門區(qū)域，鹽漬土樣占比在取土深度隨埋深增加內(nèi)呈線性減少；干河口區(qū)域易溶鹽含量在3 m～4 m深度內(nèi)減少非常明顯，玉門、安北和北大橋區(qū)域易溶鹽含量隨深度增加呈線性減少。

5 結(jié)語

1)酒泉風(fēng)電基地鹽漬土平面分布特征主要表現(xiàn)為含量從瓜洲向玉門(自西向東)逐步降低，瓜洲地區(qū)鹽漬土含量最高值出現(xiàn)在干河口區(qū)域；在北大橋及安北區(qū)域，易溶鹽含量自北向南逐漸升高；在玉門區(qū)域，易溶鹽含量自北向南逐漸降低。

2)垂直分布特征主要為隨埋深的增加而減少，易溶鹽測試成果揭示的規(guī)律和現(xiàn)場調(diào)查的規(guī)律基本一致。

[1] 《工程地質(zhì)手冊》編委會.工程地質(zhì)手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2006.

[2] 徐攸在.鹽漬土地基[M].北京：科學(xué)出版社，1993.

[3] 王明甫，李玉坤.酒泉地區(qū)鹽漬土地基處理措施及工程特性研究[J].山西建筑，2013,30(10):79-81.

[4] GB 50123—1999，土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)[S]．

Thedistributioncharacteristicsandruleofsalinesoilinwind-powerbaseinJiuquanregion

WangMingfuZhongJianpingLiuJun

(PowerChinaNorthwestEngineeringCorporationLimited,Xi’an710065,China)

Foundation saline soil as research object in the wind-power base in Jiuquan region, by the way of spot investigation of foundation saline soil in 86 wind farms in four area, Yumen, Anbei, Beidaqiao, Ganhekou, and analyze the results of the soluble salt test of foundation soil, reveal the distribution characteristics and rule in plane and vertical ways of saline soil.

saline soil, wind-power base, soluble salt test

2017-10-08

王明甫(1984- )，男，工程師

1009-6825(2017)35-0071-02

TU448

A