黃土室內淋溶試驗方法研究

徐龍飛

長安大學公路學院，陜西 西安 710064

黃土作為主要建筑材料，在我國西北地區仍發揮著極為重要的作用。較為常見的黃土構筑物有：土石壩、路基、和邊坡等。但在長期自然因素和人為因素的作用下，黃土中含鹽量發生變化，使得土的力學性質發生改變［1-3］。因此，通過控制黃土中鹽分含量，并進一步分析鹽分對黃土工程特性影響具有重要意義。

本文以陜西楊陵地區黃土為研究對象，基于自主研制的水平方向去易溶鹽淋洗裝置開展室內淋溶試驗，模擬長期滲流對土體鹽分的淋失作用，人工制備了去易溶鹽土樣并對試驗結果進行評價；并提出一種能測量黃土試樣淋溶變形的試驗方案。

1 試驗材料及裝置

1.1 試驗材料

本次試驗所用土樣取自楊陵地區某一建筑工程基坑開挖剖面，土色褐黃、土質較松散、肉眼可見有大孔隙。埋置深度為地表以下9m 左右，測得其天然含水率為13.1%，天然干密度為1.26g/cm3。采用比重瓶法測得土粒比重為2.71；采用液塑限聯合測定法進行界限含水率試驗，液限含水率WL=28.7%，塑限含水率WP=17.5%，塑性指數IP=11.2；采用室輕型擊實試驗，測定土樣最大干密度ρdmax=1.68g/cm3，最優含水率Wop=18%；用酸度計（pH 計）進行酸堿度試驗測得土樣pH=8.8，屬于偏堿性的土；易溶鹽含量經測定為1.024g/kg。

1.2 淋溶試驗裝置

土樣淋洗易溶鹽裝置為自主研發，如圖1 所示。該設備目的在于有效去除土體試樣中的易溶鹽成分，并保持試樣原有特征特性，占地較小，試驗可控性較強，所采用的技術方案為：裝置主體為方形有機玻璃管，截面邊長為8cm，由進水區，試樣區和出水區三部分組成；進水區、出水區和試樣區設置有碎石緩沖層、少許無紡布和透水板，純水通過無紡布和碎石緩沖層滲透進試樣，完成黃土中易溶鹽離子的去除。

圖1 土樣去易溶鹽淋洗裝置示意圖

2 試驗步驟

黃土淋溶試驗按照如下步驟進行：

（1）將現場取回的土樣風干、碾碎，過2mm 篩備用，并取待淋洗的普通土若干份，每份500g；

（2）試驗開始時先將底板擰緊，依次放入5cm 的碎石緩沖層、少許無紡布和透水板，然后將待淋洗的土樣裝入有機玻璃管內，再在其上部依次放上透水板、少許無紡布和5cm 的碎石緩沖層，擰緊上蓋并連接進水口，旋緊腳架；

（3）將該裝置水平放于室內地面，進水口處接盛有蒸餾水的高位水箱，出水口處用50mL 容量瓶收集淋洗過的洗脫液，各收集20 個分組，繼續用500mL 容量瓶收集，共收集淋洗液1500mL，測量最后一批洗脫液中易溶鹽含量；

（4）土柱上下端鋪墊無紡布和碎石的作用是：均勻分配水量到土層表面；保證土柱及時排水，并阻止上層滯水面的形成。

3 淋溶試驗結果測定

黃土淋溶試驗結果測定分為脫洗液含鹽量測定和淋濾后土樣易溶鹽含量測定兩部分：

（1）脫洗液含鹽量。采用烘干法測得脫洗液含鹽量在0.0006%～0.001%之間，結果接近于0 且測量值不再變化趨于穩定，表明用1500ml 純水淋洗土樣后土中所含易溶鹽已經降到最低。

（2）淋濾后土樣含鹽量。將淋濾后土樣風干、碾碎，過2mm 篩備用，并取出50～100g 按照《土工試驗規程》［4］步驟進行易溶鹽含量測定，經淋洗后的土樣易溶鹽含量為0.010g/kg。

4 黃土淋溶變形測量裝置設計

在實際工程中，黃土易受空氣中相對濕度升高、降雨入滲及地下水位升高等影響，發生明顯增濕現象，從而引起一系列工程變形問題。因此，對黃土增濕過程中變形進行監測尤為重要。為實現上述目的，本文提出一種用于可檢測黃土淋溶變形的實驗裝置（圖2）。

圖2 黃土淋溶變形測量裝置示意圖

試樣室上端設有固定支架，固定支架上設有百分表，將待淋洗土樣上部有機玻璃替換為自由可拆卸頂蓋，百分表測頭與自由頂蓋接觸；在黃土試樣淋溶過程中，利用自由頂蓋緊貼試樣的頂面，在試樣發生淋濾變形時，帶動頂蓋發生豎向運動，進而通過百分表測量豎向變形?？紤]到在淋濾過程中，試樣左右兩側易受到進水區和出水區水流的沖刷作用，試樣水平變形難以準確量測，故本文提及的黃土淋溶變形指試樣在橫向水流作用下發生的豎向變形。

5 結語

通過自主研發一種水平方向的去易溶鹽淋洗裝置，開展黃土室內淋溶試驗，結果表明該裝置能有效去除土體試樣中的易溶鹽成分；同時提出一種能測量黃土試樣淋溶變形的試驗方案。本文成果將極大促進相關發明專利的撰寫，同時試驗結果對相關專利起到驗證推廣作用。