鹽漬土改良技術綜述

從鹽漬土防治角度出發，分析了鹽漬土內部因素和外部條件是形成鹽漬土病害的關鍵。探討了結晶壓力是鹽漬土發生鹽脹問題的首要因素，證實了其大小與含鹽量、干密度、孔隙大小等有關。揭示了水鹽遷移會加劇鹽漬土病害，從下往上，從暖向冷的遷移規律會增加土體表面含鹽量，導致鹽漬土更易發生鹽脹現象。證實了凍融循環和蒸發作用會引起溫度變化，為水鹽結晶提供了條件，進而在土體內部形成溫度梯度，為水鹽遷移提供了驅動力。根據鹽漬土病害原因和機理，主要從去除鹽分、土體加固、隔斷水鹽遷移通道和控制溫度四個方面對已有防治技術進行了分類總結，分析了各自的優缺點和適用范圍，為鹽漬土防治技術的工程使用提供了有益的參考，并對目前鹽漬土病害的研究和防治技術提出了合理的意見和建議。

鹽漬土； 病害機理； 結晶壓力； 水鹽遷移； 土體改良

TU472A

［定稿日期］2023-04-30

［作者簡介］張猛（1996—），男，碩士，研究方向為土木工程材料、鹽漬土地區混凝土耐久性；謝文（1984—），男，本科，高級工程師，研究方向為土木工程建筑施工；胡業紅（1974—），男，專科，高級工程師，研究方向為土木工程施工管理；樊磊（1986—），男，本科，助理工程師，研究方向為安全管理；謝靖斌（1984—），男，本科，工程師，研究方向為水文地質、工程地質、環境地質；田峰（1986—），男，本科，工程師，研究方向為質量管理。

0 引 言

鹽漬土是一種含有石膏、芒硝、巖鹽（硫酸鹽或氯化物）等易溶鹽成分，含量大于0.3%的特殊土體，且具有鹽脹、融陷、腐蝕特性，嚴重危害了鹽漬土地區工程建筑的耐久性。我國鹽漬土主要分布在內陸干旱和半干旱及濱海地區，面積超過20萬km2，占全國可利用土體面積的5.0%左右［1］，西部地區劇烈的溫差變化和蒸發作用更加劇了土壤鹽漬化。在劇烈溫差作用下，與常見土壤凍脹融陷病害相比，由于土壤中易溶鹽的存在，鹽分結晶產生的鹽脹和溶沉病害也成為鹽漬土地區典型的病害之一，除此之外還包括隆起、翻漿等病害［2］。這些典型的病害嚴重影響了我國西部地區的工程建設進程，從而對我國西部發展建設造成了嚴重影響。

目前國內外學者對鹽漬土的相關研究主要在分析鹽漬土分布、病害機理、土體性質及防治措施等。熊毅［3］率先對鹽漬土按照性質和類別進行劃分，此后李芳、王春裕、白由路等［4-6］進一步對相應地區的鹽漬土根據性質、生態等特征作出更加具體的劃分。關于鹽漬土地區的病害機理，則以鹽脹為主［7］還包括鹽結晶［8］、水鹽運動等［9-10］，PRAT等［11］、PHILIP等［12］認為土壤鹽漬化主要原因包括水鹽遷移和溫度變化。李棟國［13］通過土體凍脹試驗及聲波實驗研究凍融條件下鹽漬土強度衰減特性；霍珍生［14］通過室內實驗對不同類型、含鹽量鹽漬土的凍脹特性進行研究，并用非線性方法對凍脹進行預測；Zhang等［15］借助室內實驗對吉林西部鹽漬土的凍脹特性進行分析，通過模擬計算對影響其鹽漬土凍脹特性的因素進行敏感性分析。ROONEY等［16］表明鹽分運移與土體表面鹽分含量存在相關性。綜上鹽漬土產生病害原因分為內因和外因。內部因素包括含鹽量、干密度、含水率等，外部因素包括溫度變化和蒸發作用等。

我國對鹽漬土的改良主要針對具體的工程建設狀況，根據地區做特定的研究，現有防治手段主要可分為直接洗鹽法、化學改良、物理改良、植物改良、有機物改良等。但通過系統分析鹽漬土病害機理，總結病害產生原因，從而針對性地對防治措施進行分類總結的研究還較為匱乏。已有的關于植物改良的鹽漬土防治措施主要針對農業建設和發展，與工程建設的相關性較少。因此本文對病害產生的原因進行分類，并對現有改良技術進行劃分與評定，以指導鹽漬土地區混凝土工程的建設以及防治處理。

1 鹽漬土病害內因分析

1.1 冰晶壓力和鹽結晶力對土體結構造成的破壞

在凍融循環作用下，凍狀態下鹽分結晶土體體積增大，融狀態下結晶鹽也隨之溶解土體體積減小，在反復的結晶壓力作用下，土體內部結構發生損傷，孔隙增多，強度及穩定性降低，從而引發一系列病害問題。因此分析土壤中水分和鹽分結晶壓力產生的原因和影響，是了解鹽漬土病害產生的基礎。現有研究表明，相比于水分結晶壓力，鹽類結晶壓力是鹽漬土土體結構破壞的主要原因。目前關于鹽漬土土壤中鹽結晶壓力類型主要包括三種：①鹽分固相結晶時，體積膨脹產生的結晶壓力；②鹽分在吸水溶解時產生的負壓；③鹽分在過飽和時，結晶析出對孔隙結構產生的結晶壓力［17-18］。

進一步分析結晶壓力的影響因素發現，其壓力大小與土體含鹽量、干密度及孔隙大小密切相關。琚曉冬等［19］分析發現結晶壓力與孔徑成反比，孔隙越大抑制晶體生長的能力就越小，產生的壓力也就越小。MARZAL等［20］通過研究Na2SO4溶液鹽結晶現象，發現產生Na2SO4結晶時產生的體積增大和結晶壓力與鹽溶液的濃度成正比例關系。在多孔介質中，孔隙中鹽類結晶產生的壓力對介質的破壞性更大，土體屬于典型的多孔材料，因此研究結晶壓力與孔隙的關系對分析土體破壞尤為重要。Steiger等［21］研究相同孔隙溶液濃度下的結晶壓力，發現其與晶體尺寸呈正相關，與孔隙通道尺寸呈負相關。肖澤岸等［22］根據多孔介質力學理論，推導出土體中結晶壓力的計算公式，并引入與土體孔隙液態溶液含量相關系數，進一步證實了孔隙對結晶壓力的影響。

可看出，結晶壓力是土體破壞的主要因素，又以鹽類結晶為主要形式。一旦結晶壓力大于土體所能承受的負荷，土體結構就會變形，導致強度損失。對于具有孔隙結構特征的土體來說，破壞程度與孔隙大小密切相關。因此減小結晶壓力勢必要從減少含鹽量和改善土體孔隙比兩方面考慮。

1.2 水鹽遷移進一步加劇土體結構破壞

鹽漬土中的水分通常發揮兩方面作用，一是作為溶劑，將易溶鹽溶解其中形成鹽溶液；二是作為鹽分的載體，通過凍融循環和蒸發作用等外界環境變化，使鹽分隨著水產生向上運動。隨著溶解度不同，各類鹽分在不同溫度下結晶析出，出現結晶沉積現象，產生結晶壓力，對相應位置的土體結構造成破壞。因此在研究鹽脹凍脹問題時，除了考慮結晶鹽的溶解度和體積膨脹率外，在土體中的發生位置也不容忽視，而鹽漬土中水鹽遷移規律又決定了結晶位置，因而研究鹽漬土的水鹽遷移規律是研究鹽漬土鹽脹凍脹病害問題的關鍵。

對于鹽漬土水鹽遷移規律的研究，目前已有大量指導性的研究成果。首先形成水鹽遷移現象，離不開水的作用，在凍結狀態下，鹽漬土中是否存在未凍水，成為學者們首要考慮的問題。KANG等［23］研究發現自然環境凍結狀態下的鹽漬土中任存在未結晶的水分，導致水、鹽依然會發生遷移。而且土壤中水分的遷移存在由暖端向冷端遷移的趨勢，當達到凍結溫度后就會出現分凝結冰，而鹽漬土中鹽分的運動規律與水分的遷移極為相似，大體可概括為隨水遷移和隨濃度擴散兩種［24］。BOUYOUCOS等［25］試驗發現土體中鹽分以水為載體，在水勢梯度下發生遷移，且隨著溫度的升高，水分運移也越劇烈。邴慧［26］和石群等［27］同時發現水分和鹽分會向溫度較低端遷移。石群還發現了不同類型的鹽溶液發生結晶的位置也有所不同，氯離子一般聚集在表層土壤，而硫酸根離子則大部分在中部便發生聚集。張磊［28］通過研究粗粒鹽漬土路基的凍融試驗，指出水分總體上呈現從下往上遷移的規律，而鹽分遷移整體呈現出 “波浪形” 分布，存在于某處聚集的現象。因為水分是成氣、液兩態遷移，而鹽分的遷移方式包括吸附、擴散和對流。從以上研究可以看出水分和鹽分遷移規律相似，大體上呈現從下往上的遷移，其產生鹽漬土病害機理可概括為：鹽漬土在自然條件下發生凍結時，下部土體的溫度較高水分未發生凍結，在溫度梯度的驅動下，水分攜帶著鹽由土體下部暖區向土體上部冷區發生運移、聚集，導致鹽濃度增大，加劇鹽凍作用。

2 鹽漬土病害外因分析

2.1 溫度變化對土體結構造成的影響

西部鹽漬土地區由于溫度的劇烈變化，通常會使鹽漬土壤遭受凍融循環和大溫差作用等環境影響，造成鹽漬土體內表溫度的差異，出現溫度梯度。由上述研究分析可知，凍融循環對土體破壞主要有兩個過程，其一是溫度降低往往導致鹽漬土內部鹽分和水分結晶，溫度升高又會使結晶體融化，土體在循環結晶作用下強度降低，最終破壞。相比于凍融循環，大溫差作用在西部地區更為頻繁。由于晝夜巨大的溫差使得土體內部和表面始終存在溫度差異，勢必會在土體中形成溫度梯度，而溫度梯度作為驅動力，產生水鹽遷移現象。究其根本都是溫度變化造成的，因此國內外不少學者對溫度對土壤的影響展開了相應的研究。Tice等［29］發現凍土中的含冰率與溫度呈正相關，并處于動態平衡狀態。Black等［30］則假定在無限低的溫度下，土體中的未凍水含量為0，將土體凍結曲線與土水特征曲線進行比較，得到未凍水含量與土體溫度之間的關系。Konrad等［31］研究了不同細粒含量路基填料的凍脹敏感性，發現凍結作用下水分遷移量與溫度成正比例關系。溫度對鹽類直接的影響在于溶解度隨著溫度的變化而發生變化，溶解度變小，鹽分更易結晶析出，造成體積膨脹，危害土體結構。我國學者徐斅祖等［32］也建立了凍土中未凍水含量與溫度的變化關系。趙剛［33］定量研究重塑土中水分在凍融過程中的遷移，分析了含水量和溫控模式對土樣凍結溫度和分凝冰位置的影響。張軍艷等［34］對土體進行鹽脹全過程分析，獲得起脹溫度及鹽脹劇烈變化的溫度區間。彭鐵華等［35］研究硫酸鹽漬土中鹽脹率與溫度的關系，發現土的鹽脹率與降溫速率成負相關。

通過分析以上研究發現，溫度對鹽漬土體造成的結構破壞是產生結晶壓力的基礎，也是水鹽遷移的驅動力產生條件，如何減小溫度差異成為鹽漬土改良的關鍵。

2.2 蒸發作用對土體造成的破壞

蒸發作用雖然不像溫度變化那樣直接作用于水鹽成分，它主要通過加速土壤中水分的蒸發，使得土壤中鹽溶液濃度過高甚至達到過飽和析出。而鹽濃度的提高會進一步加劇土壤鹽漬化程度，造成鹽脹破壞。陳恩鳳等［36-37］對吉林省松原市前郭灌區蘇打鹽漬土進行改良時發現，地下鹽分在地下的攜帶下來到地表，由于強烈的蒸發和缺乏自然排水等原因，導致了鹽分的累計，造成了土體的鹽漬化。呂殿青等［38］在研究水鹽移動時發現，鹽分主要是在蒸發作用下，隨著水分從地下向地表遷移。蒸發作用造成的鹽濃度提高會促進鹽脹的發生。包衛星等［39］、石群［40］通過凍融循環實驗發現，鹽凍現象與鹽的離子濃度成正相關。文桃［41］研究表明控制土體的含水量和含鹽量可顯著降低鹽漬土的凍脹量。

目前對蒸發作用造成的鹽漬土病害研究較少，主要是從鹽溶液濃度方面考慮，因此預防此類原因引起的鹽漬土病害問題，也可考慮從減少土體含鹽量著手。

3 鹽漬土改良技術

總結以上鹽漬土病害機理可發現，鹽漬土的含鹽量、干密度、孔隙大小等內部因素為鹽漬土病害的產生形成最基本的條件，而外界環境的變化，反復地凍融和蒸發作用成為病害產生的催化劑。在溫度的作用下，鹽漬土中的鹽分和水分由下而上發生遷移，當溫度達到鹽類結晶溫度或冰點時，水鹽膨脹產生結晶壓力，作用于土體孔隙的結晶壓力超過土體強度就會造成土體結構的破壞。而在反復的凍融循環以及蒸發作用下，土體水鹽遷移不斷發生，結晶體反復形成又消融，土體結構進一步劣化，強度逐漸降低，造成土體破壞程度加深，使土壤鹽漬病害更易發生。因此鹽漬土的改良應同時關注病害產生的內外因素，做好從內而外的防治。目前已有的防治技術也考慮了內外因素造成的影響，按照病害產生的原因和機理大體可分為：去除鹽分、加固土體、隔斷水鹽遷移通道、控制溫度，總結每種方法的優缺點和適用范圍可進一步提高其工程適用性，為科學防治鹽漬土病害提供參考。

3.1 去除鹽分

鹽分含量大小是鹽漬土鹽脹變形量的內在控制因素，決定著鹽脹病害的可能性和危害程度［24］。降低鹽分含量、抑制其結晶膨脹是防治鹽漬土鹽脹病害的主要措施。針對去除鹽分的鹽漬土防治技術可分為幾種。

3.1.1 換填法

換填法［42］指采用工程性質良好的砂石、灰土等替換原有的不良土壤，并夯實使其滿足承載力要求。該方法可適用于缺水地區或埋深較淺的超強或強鹽漬土地區，改良效果好，但當換填量較大時，施工成本較高。基于此提出換填率的概念，滿足鹽漬土環境因素以及建筑物自身因素引起的總變形在建筑的允許變形量范圍之內［43］。且合適的換填率有助于降低施工成本。

3.1.2 浸水預融法

浸水預融法是在施工前，提前用水浸泡地基，使得土體中的易溶鹽向下溶解，減少了表層土含鹽量。其防治機理可從兩方面分析，一是降低表層土體含鹽量，從而減少鹽脹發生，二是土體中的易溶鹽向下溶解，使得土體向下發生溶陷，填充了土體中原來的孔隙，加強了土體結構，從而達到改良鹽漬土低地基的效果。但該方法存在處理深度小，處理效果受土體滲透性影響大等缺點，限制了其使用范圍。

3.1.3 以鹽治鹽法

以鹽治鹽法主要針對硫酸鹽漬土的鹽脹問題，通過向鹽漬土中添加含有鋇、鈣等離子的化學劑，生成溶解度較低的硫酸鹽或碳酸鹽，避免土體因鹽脹而發生破壞［43］。

屈波等［44］采用拌入氯化鈉和氯化鈣溶液改良硫酸鈉鹽漬土的鹽脹性，其結果表明氯離子的加入可以有效抑制鹽漬土的鹽脹性，且當Cl-/SO42-取值在4～6之間時，抑制鹽脹效果最為顯著。王海春等［45］結合監測數據和室內試驗結果，推導得到處理鹽漬土所需氯化鈣的理論用量。丁永勤等［46］研究了氯化鈉對硫酸鹽漬土的抑制效果，發現合理的摻加氯化鈉可以有效抑制芒硝的結晶析出，降低鹽漬土的膨脹量。以鹽治鹽法在一定程度上有效抑制了鹽脹產生的土體變形，但由于其化學特殊性，需要考慮施工時對環境造成的影響。

3.2 土體加固

土體結構的好壞關系直接影響了土體強度，結構密實的土體強度高，能抵抗鹽脹凍脹變形的能力強。因此改善土體結構，加強土體抵抗變形的能力，是鹽漬土病害的重要防治技術。目前針對土體結構的改善方法，主要有幾種。

3.2.1 強夯法

強夯法就是將一定質量的重錘從高處自由下落，瞬間對土體施加一個很大的沖擊力，對土體進行壓縮［47］，減少土體的孔隙，使土體更加密實，達到固結土體的目的。巨大沖擊力可以使土體孔隙水減小，增強土體強度，提高地基承載力，有效改良鹽漬土地基。強夯法操作性強、經濟性好、施工期短且適用性強，因此在含鹽量較低的地基工程中應用廣泛。

3.2.2 無機固化法

無機固化法是通過向鹽漬土中加入水泥、硅灰、粉煤灰等無機固化材料，通過在鹽漬土環境下發生水化反應，生成膠凝體，改善土體孔隙，提高土體密實度，增加土體強度。

不少學者以單摻或復摻等形式，研究了無機固化材料對鹽漬土的固化效果。楊曉華等［48］針對易溶鹽含量為1.61%的硫酸鹽漬土采用石灰、石灰和粉煤灰、石灰和火山灰三種不同配比的無機材料進行改良，結果表明三種改良方式均能有效降低硫酸根離子含量，減少了芒硝的產生，并發現石灰火山灰組合改良劑的改良效果最佳。楊偉武［49］以室內人工配制硫酸鹽漬土為改良對象，通過摻加石灰-硅灰改良劑，監測了土體改良前后的鹽-凍脹值以及基于凍融作用下的土體的抗剪強度、無側限抗壓強度以及劈裂抗拉強度，其研究結果表明雙摻石灰-硅灰對鹽漬土的改良效果優于單摻石灰、硅灰。丁黔等［50］針對寒區鹽漬土凍脹融陷問題，摻入石灰、水泥和粉煤灰（三灰）對其進行改良試驗，采用正交設計法分別開展三灰改良鹽漬粉質黏土的擊實試驗、無側限抗壓試驗，對其抗壓強度等進行研究，得出最優配比，揭示了三灰對改良鹽漬粉質黏土抗壓強度的影響程度。丁永發等［51］針對寧夏地區的超硫酸鹽漬土，研究不同摻量膠凝材料對固化鹽漬土無側限抗壓強度的影響，發現將10%粉煤灰、5%硅灰、6%脫硫石膏協同6%水泥用于渠道鹽漬土固化具有可行性。王一名等［52］通過無側限抗壓強度試驗、XRD和SEM試驗，探究了再生微粉聯合粉煤灰、水泥固化鹽漬土的強度特性、微觀機理、固化機制，證明了摻入再生微粉后會進一步提高土體強度。

除了常用的具有膠凝特性的無機材料外，也有一些學者利用二氧化硅改良鹽漬土。如鐘昌茂等［53］測試了不同硫酸鈉和納米SiO2含量下鹽漬土的液塑限、干密度、抗剪強度和滲透系數的變化規律，并通過單次降溫試驗測試了納米SiO2對鹽漬土鹽脹的抑制效果，發現硫酸鹽漬土降溫過程中，鹽脹隨含鹽量增加而愈發明顯，但摻入2%納米SiO2后，鹽脹得到有效抑制。稻殼灰的主要成分也是二氧化硅，因此韓航天［54］以人工制得的氯鹽鹽漬土為研究對象，分析了稻殼灰改良土的力學性質以及其壓縮變形特征隨著稻殼灰摻量、養護齡期以及凍融循環次數的變化情況，并闡述了土體工程性質的變化機理。無機材料改良鹽漬土在一定程度上改善了土體結構，提高了土體強度，有利于抵抗鹽漬土鹽脹、凍脹等病害問題。但其在水化時生成的膠凝物質具有膨脹性，如果膨脹量過大，將會對土體造成進一步的傷害，因此控制固化參數，合理控制固化物的摻入量和配比，是使用無機材料改良的關鍵。

3.2.3 有機固化法

相對于傳統的無機固化法，有機固化法是近20多年才有所研究和發展。JIANG等［55］沿究了聚丙烯纖維含量和纖維長度對纖維加筋土強度的影響，以及骨料尺寸的影響，發現聚丙烯纖維的存在可以有效地有助于增加母土的強度和穩定性。廖曉蘭等［56］利用丙烯酰胺（AM）原位聚合對鹽漬土進行改良，并且探討了固化條件對其力學性能與耐水性能的影響，發現改良后的鹽漬土強度大幅提高，孔隙率減小。朱燕等［57］利用新型親水性丙烯酸酯共聚乳液（ZM）對鹽漬土進行改良，探討固化條件對其力學性能的影響，試驗結果表明，ZM可以在較大程度上提高鹽漬土的無側限抗壓強度和剪切強度。藺栓保等［58］研究了聚丙烯酰胺對鹽漬土地區土壤的容重、孔隙度、飽和含水量以及田間水持有量等物理性能的改善效果，為有效改善酒泉地區鹽漬化土壤提供了一種途徑。劉堯伍［59］以碳酸鹽漬土為研究對象，將無磺木質素作為新型固化劑，通過各類室內試驗全面揭示無磺木質素固化碳酸型鹽漬土的物理化學特性、靜力/動力學性能、水穩性能以及微觀孔隙及結構特性，并著重研究凍融循環對上述特性的影響。牛岑岑等［60］研究表明，加入無硫木質素后土體分散性得到明顯改善并且提高了鹽漬土結構的強度。

目前關于有機固化法的研究較少，可用于進行改良土體的有機固化材料不多，可提供的可靠性依據較缺乏，在使用有機材料進行改良時，還應關注其對生態環境造成的影響。

3.2.4 有機-無機結合固化法

根據無機固化法與有機固化法的特點，不少學者結合二者優點研究了有機聚合物與無機材料結合的新型固化方法，并取得了一定的進展。色麥爾江麥麥提玉蘇普等［61］以南疆地區路基鹽漬土為研究對象，開展了不同齡期改良氯鹽漬土兩種試驗方案的無側限抗壓強度試驗及SEM-EDS試驗，研究水玻璃、水泥、石灰、粉煤灰及纖維等多種材料聯合改良鹽漬土的機理及其微觀特征。司澤華［62］針對碳酸鹽漬土工程特點，以稻殼灰、水泥和聚丙烯纖維的摻量為變量設計了三因素三水平正交試驗，以土樣的抗剪強度作為評價指標，確定了三者最佳配合比;在最佳配合比的基礎上系統進行了改性鹽漬土的力學性能和路用性能試驗研究，并采用X射線衍射試驗，對改性鹽漬土的加固機理進行了微觀機理分析。殷義勝［63］選取了礦渣粉、劍麻纖維、尾礦砂來對此種氯鹽漬軟土填料進行處理。通過氯鹽漬軟土的（單因素）（雙因素）無側限抗壓強度試驗得到礦渣粉摻量、劍麻纖維摻量、尾礦砂摻量對土體強度變化的影響規律，再通過三因素三水平正交試驗得到土樣加固的最優摻比。李敏等［64］研究得出石灰、粉煤灰和改性聚乙烯醇（MPA）聯合固化鹽漬土能降低鹽漬土對環境溫度變化的敏感性，增大鹽漬土的強度。有機-無機聯合固化法兼顧二者優點，合理調配固化參數，有效地改善土體結構，提高鹽漬土抗病害性能。但目前研究不多，參考范例較少。

3.3 隔斷水鹽遷移通道

通過上述鹽漬土病害機理分析可知，當鹽漬土中含有較多水分時，通常會造成以下兩方面的問題。其一是水分作為鹽類的遷移介質在高溫蒸發或低溫凍結作用下，鹽分濃度不斷增加并最終結晶析出，形成鹽分聚集層，造成鹽漬土鹽脹變形；當大氣降水量增多時，雨水下滲，鹽分聚積層溶解，造成鹽漬土沉陷變形。反復鹽脹沉陷作用下，鹽漬土結構遭到破壞，工程性質變得不穩定。其二是水分的遷移聚集也會產生凍脹變形，進一步加劇鹽漬土膨脹病害。因此阻斷水鹽遷移通道主要從隔絕水分方向上進行防治。

關于隔絕水分的防治方法，陳發明［65］通過室內試驗測定了風積沙、粉質土和礫石土毛細管水上升高度與終結時間，在此基礎上提出了采用風積沙隔斷層、土工布隔斷層、礫石土隔斷層對鹽漬土進行隔水防鹽處理，有效的抑制了鹽脹凍脹變形的發生。馬勤國［66］分別建立了塊碎石、防水土工布、風積沙三種阻水隔鹽模型和無阻隔措施模型進行凍融循環試驗，對試驗過程中阻隔措施上、下邊界的液態水含量和鹽分濃度以及頂面位移進行實時監測，對比三種措施的阻水隔鹽和防凍脹、鹽脹效果。結合理論分析提出了透水土工布+塊碎石+防水土工布+風積沙的阻隔措施，并進行了室內模型對比試驗，結果顯示塊碎石隔斷層及防水土工布能夠有效阻隔高含鹽土中的水分向低含鹽量土遷移，從而對鹽漬化地區的路基凍脹起到防治作用。除此之外，瀝青與砂、石、土等材料結合形成的隔水層具有良好的耐酸耐腐蝕和憎水性，化學穩定性較好，在一定條件下強度高，承載能力強，可作為鹽漬土地區的防水材料。但單純通過隔絕水分來進行鹽漬土防治，效果不理想，且成本較高。

3.4 控制溫度

溫度是控制水鹽相變主要外界因素，決定著鹽脹凍脹的危害程度。當環境溫度低于土體內溫度時，在溫度勢的作用下，水鹽向地表遷移聚集，在達到凍結溫度以后，水分凝結成冰，鹽分結晶析出，形成冰-鹽晶體聚積層，導致鹽脹凍脹變形。而當外界溫度高于土體內部溫度，在毛細吸力作用下，鹽溶液向上遷移，水分蒸發，鹽分結晶膨脹，導致鹽脹變形。因而控制溫度是抑制鹽漬土鹽脹凍脹變形另一主要措施。

Wen等［67］采用聚乙烯保溫材料（EPS）阻斷溫度的向下傳遞，以保護青藏高原鐵路路基下多年凍土的穩定，避免因為路基建造破壞天然地表與環境之間的熱量平衡而造成的凍土融化，從而導致路基的沉陷變形。Lai等［68］基于連續性方程、質能守恒方程推導得出了多孔介質中熱對流效應的控制方程，并結合試驗與數值模擬驗證了塊石路基多年凍土的保護作用。賴遠明等［69］對比分析了不同粒徑塊碎石對下層路基的降溫效果，并給出了封閉和開放條件下最優降溫粒徑范圍。Zhang等［70］利用數值模擬研究通風管道路堤耦合傳熱問題，結果發現通風管道可以有效阻隔溫度的向下傳遞，保護凍土路基的穩定性。潘衛東等［71］則采用熱管技術實現路基與環境的熱量交換，維持凍土路基溫度穩定。

目前國內外學者對于溫度對鹽漬土地區的影響大多在于理論研究方面，而具體防治措施較少，工程應用不多。

4 結論與展望

4.1 結論

本文對鹽漬土病害的原因和機理展開分析，主要從內因外因兩方面進行探討，根據具體因素對目前已有的防治技術進行了分類總結，得出結論：

①鹽漬土產生病害的原因主要是土體內部易溶鹽成分、干密度、孔隙大小等提供了基礎條件，進而在凍融循環、大溫差作用以及蒸發作用等外部環境的激發下，形成鹽脹、凍脹、溶陷等。

②鹽漬土病害機理可概括為：在溫度的作用下，水鹽結晶產生的壓力會對土體結構造成破壞，水鹽遷移使得鹽分向地表聚集，造成含鹽量增多，進一步加劇破壞程度；凍融循環和蒸發作用，一方面形成溫度梯度，驅動水鹽遷移，另一方面加速結晶體的凝結和消融，對土體結構造成反復性傷害，這一系列的作用最終導致鹽漬土發生病害。

③根據鹽漬土病害原因及機理，主要從去除鹽分、土體加固、隔絕水鹽遷移通道、控制溫度四個方面列舉了鹽漬土的改良措施，并分析了各自的優缺點。

4.2 展望

在西部地區，鹽漬土中鹽分和水分的存在，為結晶壓力的形成和水鹽遷移提供了可能，成為該地區鹽漬土病害的首要原因，目前對于鹽漬土的改良也集中在如何改善鹽漬土內部結構方面，改良方法各有優缺點和不同的適用范圍，較為廣泛使用的是利用固化劑加固土體進行改良，不僅提高土體強度，同時改善土體的抗凍性能，但是改良效果受各材料性能、配比影響較大，一旦摻量不合適，可能會對土體造成二次傷害，有機材料改良甚至還會對環境造成污染。因此，綠色新型固化劑的研究具有重要的研究意義。

對于外部因素對鹽漬土造成的破壞，目前研究較多的是凍融循環對鹽漬土的影響，其他環境狀況研究較少。而西部地區氣候條件復雜，干寒、大溫差等氣候狀況頻繁發生，也會引發或加重鹽漬土病害，其病害機理也值得研究。此外，通過控制溫度來防治鹽漬土病害問題目前仍集中在理論研究方面，實際應用和防治措施的研究仍處于較匱乏階段。

綜上，鹽漬土病害問題不是單因素作用下導致的，是內外多因素綜合影響的結果，因此從防治角度出發進行土體改良時，不應該只考慮單因素，綜合多因素的聯合治理應成為未來研究重點。

參考文獻

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