礫質硫酸鹽漬土道基水鹽遷移及變形特征

中圖分類號：TU443 文獻標志碼：A

Abstract：To evaluate thesuitability of gravellysulfatesoilas high embankment fillinarid regions with seasonallyfrozen ground，thisstudysystematicallinvestigatedthe effectsofsaltcontent，moisturecontent，andfine soil content on the water-salt migration and deformation characteristicsof the gravellysulfate soil through constanttemperature tests and freeze-thaw cycle tests under various conditions.The test results indicate thatthe increases in salt content（ 0.5%～0.9% ），moisture content 3.07%～5.07% ），and fine soil content（ 0.3%～5% ）ledto reductions in the soil's freezing temperature by 61.9% ， 20.9% ，and 4.96% ，respectively. The freezing temperatures of the tested soil samples ranged from -1.15 to -0.67 ^°C .With the increase of soluble salt content，the freezing temperature graduallydecreased，which could promote the migration of waterand salt to thecold end.When the salt content of the sample was the same，increasing the fine soil content from 0.3% to 5% resulted in a 62.8% increase in maximum deformation.Higher finesoil contentandsaltcontent were found to facilitate ashiftin deformation behavior from settement to heave.The total deformation of the sample with 3% fine soil content was small，and the distribution of waterandsalt wascloseto the initial value，indicating relativelystable.Itis suggested thatthe fine soil content controlled by the gravel sulfate soil high fill embankment in this area should not exceed 3%

Key words：embankments;gravel mixture fil;fine soil;water and salt migration;salt-frost heaving deformation

在我國，硫酸鹽漬土主要分布在西北干旱和半干旱地區，如新疆、甘肅等地，給當地的基礎設施建設帶來了重大挑戰.經檢測，西北某機場改擴建工程待使用填料為礫質硫酸鹽漬土，該項目填方量大，且填方高度遠超利用鹽漬土作為道基填料的既有工程.現有研究表明]，氣溫降低時鹽漬土道基可能出現鹽脹破壞，進而導致道面鼓包甚至脹裂；升溫時道基支撐作用減弱，道面容易產生泥濘、松軟甚至塌陷等病害.因此，研究鹽漬土的工程特性，對合理預測道基結構的長期性能具有重大的現實意義.

鹽漬土的鹽-凍脹特性及其影響因素通常是學者們研究的重點.鹽漬土作為季節性凍土地區（季凍區）路基填料時，其鹽脹率與多種因素密切相關.高江平等2推導了鹽脹率的計算公式，闡明了鹽脹率與各影響因素（含水量、氯化鈉含量、硫酸鈉含量、初始干容重、上覆荷載）之間均呈二次拋物線關系，并提出了“鹽脹臺原\"的概念.張莎莎等3通過單因素和多因素交互作用試驗，量化了硫酸鹽、荷載、含水率以及它們之間的交互作用對鹽脹率的影響權重.

除上述因素外，降溫速率對硫酸鹽漬土的鹽脹變形也有顯著影響，尤其是在溫度敏感區間內，較慢的降溫速率可以促進鹽脹，且鹽脹主要發生在凍結溫度以上.降溫速率會影響硫酸鈉晶體的析出，進而影響溶液的凍結溫度[4].土質也是影響硫酸鹽漬土凍結溫度的關鍵因素5.鹽漬土變形與水鹽遷移的理論研究集中于多場耦合下數值模型的建立，因此有學者基于室內降溫試驗，建立了水-熱-鹽相互作用計算模型，預測了硫酸鈉鹽漬土在降溫過程中的多因素變化.這些研究為理解和預測鹽漬土在低溫條件下的鹽脹行為提供了重要依據.

在季凍區，鹽漬土內部的物理場相互作用、相互影響，結構及力學效應的變化往往造成路基結構損傷破壞.國內外很多學者通過現場監測、室內外試驗和數值分析等多種方法探究鹽漬土鹽-凍脹特性對路基變形的影響[7-11].李國玉等[12]發現，高含鹽量的路基土變形主要由鹽脹引起，而低含鹽量的路基土變形主要由凍脹和融沉引起，可能存在鹽脹.冉武平等[13]通過室內動三軸試驗明確了粗粒硫酸鹽漬土路基受荷載、濕度及鹽分影響下的動回彈特性.

盡管國內外學者針對鹽漬土已經取得了一系列成果，但具體到干旱-季凍區工況，針對礫質硫酸鹽漬土的研究相對較少，而含鹽礫質混合料在西北地區又是一類不能忽略的道基填料.在干旱-季凍區，機場道基的穩定性受到極端氣候的影響，且項目填方高度達 25～30m ，因此分析礫質硫酸鹽漬土作為高填方道基填料的適用性對整個工程十分關鍵.通過室內模擬試驗（恒溫試驗和凍融循環試驗），模擬實際工程所處的平均低溫，根據工程實際將顆粒級配、含鹽量、含水率設為研究變量，揭示不同工況下礫質硫酸鹽漬土的水鹽遷移規律和變形特征，探討凍結溫度、水鹽遷移與鹽-凍脹變形行為之間的關系.通過一系列深入研究，為類似工況下的道基設計和維護提供基礎數據.

1試驗方案

1.1試驗土樣

試驗土樣為西北某機場改擴建項目的含硫酸鹽礫質混合料，根據料場調研報告，現場填料硫酸鹽含量（全文含量均為質量分數）為 0.22%87% ，細粒土含量為 0.74%～1.43% .為明確試驗土樣的基本工程性質，根據《土的工程分類標準》（GB/T50145—2007）[14]進行了顆粒分析試驗，得到土樣的不均勻系數 C_ugt;5 ，曲率系數 C_c 介于1～3之間，試驗結果如表1所示.該土樣天然級配下大于 2mm 粒徑的含量達

86.9% ，大于砂粒組含量，為礫類土.根據《民用機場高填方工程技術規范》（MH/T5035—2017）[15]，判定該土樣為礫質混合料.此外，根據《土工試驗方法標準》（GB/T50123—2019）開展了比重試驗、標準擊實試驗及硫酸鹽測定試驗，測得試驗土樣比重為2.72，最大干密度為 2.2g/cm³ ，最優含水率為 5.07% 土樣中硫酸鹽總量為 0.38% ，試驗土樣與現場填料的離子含量和細粒土含量對比如表2所示.

表1天然土樣級配

Tab.1 Grading of natural soil samples

表2試驗土樣與現場填料硫酸鹽與細粒土含量對比

Tab.2Comparisonof sulfatecontent and finegrained soilcontent between testsoilsampleand field filler

1.2試驗方案及儀器設計

根據料場調研報告可知，填料細粒土含量均小于 1.5% ，但是鑒于施工過程中可能出現級配差異化，本次試驗在天然級配的基礎上，結合已有研究成果[，逐步增加細粒土含量至 3% 與 5% ，設置三種試驗級配以充分考慮工程最不利情況.三種土樣的級配曲線如圖1所示.

由于項目當地秋季降雨較少，且當地標準凍結深度在 1.4m 左右， 3.0～3.2m 以下為恒溫層，礫質土填料透水性好，故根據最優含水率為 5.07% ，設置了三種不同的含水率水平 （3.07%.4.07%.5.07%） .添加細粒土后，試樣的最優含水率隨顆粒級配相應改變為 5.17% 和 5.24% .此外，依據現場填料試驗報告，試驗土樣含鹽量設置為 0.5%0.7%0.9% ，使試驗結果更加具有參考性.為明確硫酸鹽對試驗結果的影響，添加鹽分均為單一硫酸鹽.針對不同級配特征和含鹽量的試樣，設計恒溫試驗7種工況，凍融循環試驗9種工況，具體試驗方案設計如表3所示.根據《民用機場高填方工程技術規范》（MH/T5035—2017）5及《民用機場巖土工程設計規范》（MH/T5027—2013）18]，本次試驗統一采用固體體積率 ?86% 的壓實標準.

通過恒溫試驗研究級配、含鹽量、含水率對礫質硫酸鹽漬土凍結溫度的影響，并分析鹽-凍脹率隨溫度的變化規律.在此基礎上，開展凍融循環試驗，以探明不同工況下道基填料的水鹽遷移規律及變形特征.

圖1三種試驗土樣的級配曲線 Fig.1 Grading curves of three test soil samples

1.2.1恒溫試驗方案

根據近二十年的氣象數據，該機場所在地區冬季的平均低溫為 -16～-8^°C ，考慮機場道路結構的復雜性，特別是水泥混凝土面層和瀝青隔離層等結構會對填料與外界的熱交換產生一定程度的阻礙.因此，設定溫度變化范圍為 -10～25^°C .這個范圍既考慮了當地的氣候條件，也涵蓋了礫質硫酸鹽漬土產生大部分鹽脹變形的溫度區間3.此外，為保證試驗結果的準確性和可靠性，設置降溫速率為 5°CI 120min ，降到最低溫度后維持 20h ，待變形充分穩定.溫度變化曲線見圖2.試驗過程中嚴格控制溫度和濕度，并密切關注填料的內部溫度和變形.

1.2.2凍融循環試驗方案

凍融循環考慮到現場實際環境和礫質硫酸鹽漬

表3試驗方案設計

Tab.3 Design of the experimental scheme

土填料特性，設定試驗溫度范圍為 -10～25^°C 為模擬現場實際氣溫變化過程，并與恒溫試驗保持一致，設置降溫速率為 5^°C/120min. 根據以往對粗粒土力學性質與凍融循環次數的研究成果[7-8]，每組試驗設計6個循環過程，每個循環包括 48h 的降溫階段和^48h 的升溫階段，整個試驗過程歷時 576h. 溫度變化曲線見圖2.

圖2恒溫試驗及凍融循環試驗溫度變化曲線 Fig.2 Temperature change curve of constant temperature test andfreeze-thawcycle test

1.2.3試驗儀器設計

恒溫試驗利用自主設計的試驗設備，由兩臺DC-3015型低溫恒溫槽和一臺恒溫試驗箱組成.鋼制試筒內徑為 280mm ，高為 230mm ，壁厚為 10mm 業試驗裝置具體結構可參考文獻[17，19].

凍融循環試驗裝置由DC-3015型低溫恒溫槽（有效工作溫度范圍： -30～100° ，控溫精度： ±0.05^°C ）、有機玻璃試筒（在筒壁高度分別為100、300、500、600，700，750mm 處開孔以便埋置傳感器）、MTD-15型土壤水分-溫度-電導率傳感器（工作環境范圍：-40～60^°C ，體積含水量測量精度： ±1% FS（fullscale），溫度測量精度： ，體積電導率測量精度： 25μS/cm， ）、PT-100型溫度傳感器（測量精度：±0.01^°C 、高精度KPZ-20自復位式直線位移計（電壓信號精度： _±0.01V ，實測位移精度： ±0.004mm 及CR1000測量與控制數據采集器［模擬電壓精度：±（測量值的 0.06%+ 偏移量）]組成.土樣高 800mm 直徑 300mm .凍融循環試驗裝置結構如圖3所示.

圖3凍融循環試驗裝置示意圖（單位： mm ）Fig.3Schematic diagram of freeze-thawcycle test device（unit： mm）

2試驗結果分析

2.1恒溫試驗結果分析

試樣凍結溫度和不同工況下鹽-凍脹率隨溫度變化的規律分別如圖4、圖5所示.

從圖4可知，在試驗設計區間內，不同因素下含硫酸鹽礫質混合料土樣的凍結溫度為 -1.15～ 由凍結溫度變化曲線可知，隨硫酸鹽含量增加，凍結溫度出現了顯著的下降趨勢.當含鹽量由0.5% 提升至 0.9% 時，凍結溫度由 -0.71^°C 降至-1.15^°C ，降幅達到 61.9% 一方面，硫酸鹽的加入降低了水的化學勢，增加了水分的凍結難度[20]；另一方面，隨著溶液濃度的上升，部分硫酸鹽結晶析出，釋放熱量的同時，提升了溶液的過冷能力[21].當含水率從 3.07% 提升至 5.07% 時，凍結溫度先升高后略微降低，影響幅度最大達到 20.9% .這一現象歸因于孔隙溶液濃度和未凍水含量的變化22.當含水率增加時，水分不能完全被鹽分影響，凍結溫度會有所上升.此外，水分相變時釋放的熱量也會影響凍結過程[23].

圖4凍結溫度隨含鹽量、含水率、細粒土含量變化曲線 Fig.4Freezing temperature changeswith salt content，water contentandfinesoilcontent

圖5不同工況下鹽-凍脹率隨溫度變化曲線 Fig.5Temperature variationcurveofsaltfrostheaverateunder different working conditions

細粒土含量對凍結溫度亦有一定影響.結果表明：當細粒土含量從 0.3% 增至 5% 時，凍結溫度從-0.705^°C 略微降低至 -0.740^°C ，降幅為 4.96% .細粒土的增加提高了比表面積，土顆粒對孔隙水的吸附作用阻礙了凍結過程[24].同時，細粒土還能夠通過影響孔隙水的分布來影響凍結溫度[25].

由圖5可知，當溫度在 0°C 以上時，所有工況均未發生宏觀上的上拱變形，相反，土樣呈現不同程度的“體縮”現象.因為在溫度勢作用下，土樣內的鹽溶液經歷相變結晶過程，破壞了土體的原始結構，進而影響了土顆粒的排列狀態.在溫度低于 0°C 后，U3、

U4兩種工況鹽-凍脹率較早達到穩定，而其余5種工況的土樣依然會產生不同程度的變形，這可能是因為天然級配土樣中大孔隙的占比較高，其可以吸收鹽分結晶，降低土樣對環境溫度變化的敏感性，而細粒土含量的增加導致土的孔隙體積減小，容納鹽分結晶的能力降低，鹽分結晶更容易達到引起宏觀變形的程度.

根據7種工況下最大鹽-凍脹率結果，天然級配土樣在較低含水率（ 3.07% 和 4.07% ）下的鹽-凍脹率較低，分別為 0.18% 和 0.24% .隨著含水率的增加，鹽-凍脹率逐漸增大，這符合水分增多導致鹽-凍脹效應增強的規律.添加 3% 細粒土后，土中孔隙得到填充，并且細粒土還能夠膠結粗顆粒，增加土骨架的結構強度，從而提高土體對變形的抵抗力，鹽-凍脹率略微降低.當提升細粒土含量至 5% 時，鹽-凍脹率大大提高，相較于天然級配（U3）提升了約 50% .在天然級配土樣中，隨著含鹽量的增加（U1～U3），鹽-凍脹率呈現上升趨勢.當含鹽量處于 0.5%～0.9% 水平時，鹽分的增加導致未凍水含量增加，土中的水分首先被鹽脹變形消耗，剩余的水分繼續產生凍脹，鹽-凍脹率隨之提高[26].

2.2凍融循環試驗結果分析

2.2.1水鹽遷移結果及其驅動機制分析

根據傳感器數據，含鹽量為 0.9% 的三種工況（C3、C6、C9）下土樣各深度處含水率、含鹽量在不同循環中的分布曲線分別如圖6、圖7所示.

根據圖6、圖7得出，當含鹽量為 0.9% 時，天然級配礫質硫酸鹽漬土試樣的含水率總體呈“上少下多”的規律分布，這表明水分從上向下遷移，在天然級配條件下，重力勢的影響較顯著.鹽分分布亦始終保持“上少下多”的規律，未見明顯變化，與含水率的分布特征基本一致.

相較于天然級配土樣，添加 3% 細粒土的土樣，水分向冷端遷移的現象變得更為顯著.鹽分表現出“上多下少”的分布規律，在 100mm 和 200mm 深度處的含鹽量高于初始值.當添加 5% 細粒土后，土樣中水分的聚集更為明顯，呈現\"上下多，中間少\"的分布規律，鹽分向冷端遷移也更加顯著，尤其是在0、100，400，700mm 深度處，含鹽量均高于初始值，這種分布情況較為特殊.

由此可見，在凍融循環試驗中，含鹽量為 0.9% 的土樣，其鹽分遷移與水分遷移規律總體一致；隨著細粒土含量的增加，水分向冷端遷移積聚逐漸明顯，鹽分亦表現出近似的特點.當細粒土含量較少時，土樣中的液態水在溫度梯度作用下以氣態水的形式向冷端遷移，并在冷端重新凝結為液態，極少含量的細粒土無法形成足夠的基質吸力，在重力作用下，液態水帶著溶解在其中的硫酸鹽向下遷移.不過在此過程中仍會有水蒸氣穿過孔隙向上遷移，在冷端形成冰晶[27].當細粒土含量增大時，土體的基質吸力增大，液態水可以留存在細粒土中，在靠近冷端區域，重力勢作用相對減弱，溫度梯度和基質吸力作用相對較強，水鹽向冷端的遷移程度增大；在遠離冷端區域，溫度梯度作用弱于重力勢作用，水鹽向下遷移.

圖6含鹽量為 0.9% 時三種工況下含水率分布曲線 Fig.6Water content distribution curves under three working conditionswith asalt content of 0.9%

圖7含鹽量為 0.9% 時三種工況下含鹽量分布曲線 Fig.7Salt content distribution curves under three working conditionswith asalt content of 0.9%

因此，細粒土含量為 5% 的土樣水鹽分布呈現“上下多，中間少”的分布規律.

凍融循環試驗結束后，采用規范法和烘干法測定指定土柱深度處的含鹽量與含水率，9種工況下最終實測含水率、含鹽量分布如圖8所示.

圖89種工況最終實測含水率、含鹽量分布 Fig.8Distribution of final measured water content and salt content in nine working conditions

圖8反映出，9種工況下土樣的水分遷移趨勢大致相同，最終形成“上少下多”的分布趨勢.此外，添加 5% 細粒土工況的水分遷移模式比天然級配工況更為復雜，“上下少，中間多\"或“上下多，中間少\"的情況均有出現.鹽分遷移模式與水分遷移模式雖有差異，但是具有關聯性.在較低含鹽量（ 0.5% 和0.7% ）下，二者相似，均呈現出“上少下多\"的分布.當含鹽量提升至 0.9% 時，鹽分遷移模式出現了變化，特別是，在細粒土含量為 3% 的工況下，鹽分最終在各深度處的分布較為均勻，接近初始含鹽量.總體來看，隨著含鹽量與細粒土含量的增加，水分和鹽分的遷移規模和高度均有所增加.

細粒土含量和含鹽量對水鹽遷移特性有顯著影響，且不同工況下的水鹽遷移規律存在差異.這些差異與土的孔隙結構、毛細作用、基質吸力以及凍融循環過程中的溫度變化等因素有關.添加細粒土后，在一定程度上增強了土的毛細作用和基質吸力，從而提升了水分與鹽分的遷移能力.當細粒土含量增加到 5% 時，水鹽遷移變得顯著且模式更為復雜.在這種工況下，提升含鹽量對于水鹽遷移高度及遷移規模有明顯的促進作用.含鹽量的增加促進了鹽分的遷移，尤其是在土樣的上部區域表現得更為明顯.細粒土含量的提高增強了水鹽的遷移能力，使水鹽遷移現象更加顯著.

2.2.2鹽-凍脹試驗結果分析

9種工況下變形量隨時間變化規律和各循環中總變形量的對比分別如圖9、圖10所示.

觀察圖9可知，礫質硫酸鹽漬土填料在凍融循環中的變形表現為周期性的“降溫隆起，升溫沉降”模式.在降溫階段前期，土樣隆起變形顯著，且變形速率較大；到了降溫階段后期，變形速率大幅減小，部分工況變形直接穩定.升溫階段前期，土樣發生急劇的沉降變形；而在升溫階段后期，變形曲線逐漸平緩，變形量趨于穩定.天然級配工況下的土樣以沉降變形為主，當含鹽量提升至 0.9% 時，第6循環有較為明顯的隆起現象.對于添加了 3% 細粒土的土樣，含鹽量較低（ 0.5% 和 0.7% ）時前期（第1～3循環）總體變形均為沉降變形，后期（第4～6循環）開始出現隆起變形，較高含鹽量（ 0.9% ）工況下以隆起變形為主.添加 5% 細粒土的土樣在三種含鹽量工況下均為隆起變形.

圖99種工況下變形量隨時間變化曲線 Fig.9 Time variation curve of soil deformation under nine working conditions

根據圖10可知，各工況下鹽-凍脹變形和溶陷-融沉變形均隨凍融循環次數的增加呈現減小趨勢，如添加 3% 細粒土的土樣在 0.9% 含鹽量時，沉降變形的谷值（循環3次）僅為峰值（循環1次）的 24.5% 添加 5% 細粒土的土樣在 0.9% 含鹽量工況下，隆起變形的谷值（循環4次）與峰值（循環1次）相比下降了 95.4% .這些現象表明，隨著循環次數達到第3次或第4次時，變形量逐漸趨于穩定，變形速率也會逐漸減小.

3討論

相較于以往研究中的粗粒鹽漬土，礫質硫酸鹽漬土的顆粒粒徑較大且細粒土含量極少，天然級配土樣中大于 2mm 粒徑的粗粒土含量為 86.9% ，分別添加 3% 和 5% 細粒土后，大于 2mm 粒徑的粗粒土含量依然分別為 85.6% 和 82.0% ，其決定了土試樣的大孔隙結構和微弱的基質吸力.

圖109種工況下各循環中總變形量對比 Fig.1OComparisonof total soil deformation in eachcycleunder nineworkingconditions

恒溫試驗中硫酸鹽含量的增加，導致土的凍結溫度顯著下降，與文獻[28]中關于鹽分晶體對水的化學勢影響的研究相吻合.此外，含水率的增加導致凍結溫度先升高后降低，這與孔隙溶液濃度和未凍水含量的變化有關，與文獻[20-30]中關于水分、鹽分相變及熱力學解釋的研究結果一致.在試驗設定的范圍內，在三種因素中細粒土含量對凍結溫度的影響相對較小.

凍融循環試驗揭示了礫質硫酸鹽漬土在不同工況下的水鹽遷移與變形行為的關系.礫質硫酸鹽漬土孔隙較大，孔隙連通性好，在細粒土含量較低時，水汽遷移較為顯著；隨著細粒土含量的增大，土樣形成足夠的基質吸力，液態水的遷移程度增大，從而促進了鹽分的有效遷移，導致鹽-凍脹率增大.

由凍融循環試驗與恒溫試驗對比可知，凍結溫度、水鹽遷移、變形量之間存在內在關系.天然級配土樣的含鹽量分別為 0.5% （C1）、 0.7% （C2）、 0.9% （C3）時，凍結溫度分別為 -0.71、-0.80、-1.15°C， 靠近冷端的含水率相對初始值的變化量分別為 -70.2% ！-73.4%.-31.2% ，靠近冷端的含鹽量相對初始值的變化量分別為 -69.5%.-48%.-26.2% 由于天然級配中細粒土含量僅為 0.3% ，水鹽遷移過程中重力勢作用顯著，其總體向下遷移，但是從上述變化趨勢依然可以看出，凍結溫度的降低會增大水鹽向冷端的遷移量.由鹽-凍脹試驗結果（圖10和圖11，其中最大變形量 O= 最大隆起量-最大沉降量）可知，C2工況6個循環中的最大隆起量比C1工況提高了 80% ，C2工況6個循環中的最大沉降量比C1工況減小了 12.8% ，可知隨著凍結溫度的下降，水鹽向冷端遷移量增大，土體隆起變形增大.由C1、C2工況的水鹽分布規律比較可知，C3工況中靠近冷端區域的水鹽含量相對較大，同時其向下遷移量亦明顯減小，即水鹽分布與其初始值基本接近，試樣總體的水鹽遷移量很小，導致其總變形量最小，但是其向上隆起變形已明顯大于C1、C2工況.根據圖11可知，在含鹽量為 0.9% 的三種工況（C3、C6、C9）中，隨著細粒土含量由 0.3% 增加至 5% ，最大變形量提高了 62.8%

綜合以上分析可知，當細粒土含量增至 5% 時，水鹽遷移變得顯著且模式復雜，隆起變形趨勢顯著增大，相比之下，細粒土含量為 3% 的土樣（C4、C5、C6工況）總變形量較小，水鹽分布近似初始值，相對穩定.因此，為了控制水鹽遷移和鹽脹變形，在級配良好的前提下，建議該地區礫質硫酸鹽漬土高填路堤填料應控制細粒土含量不大于 3%

圖119種工況下最大隆起量、沉降量、變形量匯總圖 Fig.11 Summary of maximum uplift，settlement，and deformationofsoil undernineworkingconditions

4結論

1）由恒溫試驗可知，含鹽量的提升（ 0.5%～ 0.9% ）可明顯降低礫質硫酸鹽漬土的凍結溫度，降幅達到 61.9% ，而相比之下含水率 （3.07%～5.07% ）和細粒土含量（ 0.3%～5% 的提升對凍結溫度的影響幅度僅為 20.9% 及 4.96% .三因素在試驗設定區間內變化時，試樣的凍結溫度最高為 ，最低為-1.15^°C

2）凍融循環試驗結果揭示了細粒土含量、含鹽 量與礫質硫酸鹽漬土水鹽遷移特性之間的內在關 系．當含鹽量相同時，細粒土含量的提升，促進了液 態水向冷端遷移，進而增強鹽分向冷端的遷移程度， 且水分遷移的敏感性高于鹽分遷移；級配相同時，提 升含鹽量會增大冷端水鹽含量，促進土樣的隆起 變形.

3）通過對比礫質硫酸鹽漬土的恒溫試驗與凍融循環試驗結果可知，當級配相同時，易溶鹽含量的增加，可降低土體的凍結溫度，從而增大水鹽向冷端遷移的程度；當易溶鹽含量一致時，隨著細粒土含量由0.3% 提升至 5% ，礫質硫酸鹽漬土的最大變形量提高了 62.8% ：

4）由于礫質混合料的顆粒粒徑較大，細粒土含量極少，最大含鹽量為 0.9% 時，試驗工況下總體變形量均較小，滿足道基工程的填筑要求.通過分析不同工況下試樣中的水鹽遷移模式可知，細粒土含量為 3% 時，經過6次凍融循環后，水鹽分布與初始值近似，總體變形量最小.考慮到高填方路堤在運營過程中存在不可控因素，建議本區域礫質硫酸鹽漬土高填路堤填料應控制細粒土含量不大于 3% 業

奓考又獻

[1］?？∶?，譚曉剛，崔玉其．硫酸鹽鹽漬土地區機場道面設計淺 析[J]．民航經濟與技術，1997（8）：24-25. NIU JM，TAN XG，CUIYQ.An analysis of the airport surface designin northwest China[J].Ciuil Aviation Economicsamp; Technology，1997（8）：24-25.（in Chinese）

[2] 高江平，吳家惠，楊榮尚．硫酸鹽漬土鹽脹特性各影響因素間 交互作用規律的分析[J]．中國公路學報，1997，10（1）：10-15. GAOJP，WU JH，YANG R S. Analysis of the interaction laws of all influeucing factors upon salt heaving properties of the sulphate salty soil[J].China Journalof Highway and Transport， 1997，10（1）：10-15.（in Chinese）

[3］張莎莎，王永威，包衛星，等．影響粗粒硫酸鹽漬土鹽脹特性的 敏感因素研究[J]．巖土工程學報，2017，39（5）：946-952. ZHANG SS，WANGYW，BAO WX，et al. Sensitive parameters of embankment deformation behavior for coarse-grained sulfate salinesoil[J].Chinese Journal of Geotechnical Enginering， 2017，39（5）：946-952.（in Chinese）

[4］萬旭升，賴遠明．硫酸鈉溶液和硫酸鈉鹽漬土的凍結溫度及鹽 晶析出試驗研究[J]．巖土工程學報，2013，35（11）：2090- 2096. WAN X S，LAI Y M. Experimental study on freezing temperature and salt crystal precipitation of sodium sulphate soulotion and sodium sulphate saline soil[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2013，35（11）：2090-2096.（in Chinese）

[5]WAN X S，LAI Y M，WANG C.Experimental study on the freezing temperatures of saline silty soils[J].Permafrost and Periglacial Processes，2015，26（2）：175-187.

[6] 路建國，萬旭升，劉力，等．降溫過程硫酸鈉鹽漬土水-熱-鹽 相互作用過程[J]．哈爾濱工業大學學報，2022，54（2）： 126-134. LUJG，WAN XS，LIUL，et al．Water-heat-salt interaction of sodium sulfate saline soil during a cooling process[J]. Journal of Harbin Institute of Technology，2022，54（2）：126-134.（in Chinese）

[7]BRONFENBRENER L. The modelling of the freezing process in fine-grained porous media：application to the frost heave estimation[J]．Cold Regions Science and Technology，2009，56 （2/3）：120-134.

[8］楊曉華，張莎莎，劉偉，等．粗顆粒鹽漬土工程特性研究進展 [J]．交通運輸工程學報，2020，20（5）：22-40. YANG X H，ZHANG S S，LIU W，et al． Research progress on engineering properties of coarse-grained saline soil[J]．Journal of Traffic and Transportation Engineering，2020，20（5）：22-40. （in Chinese）

[9]MUHEMAIER R，MAO W，LIU XJ，et al.Study on evaluation and prediction model of long-term mechanical properties of finegrainedsalinesoil subgrade[J].EuropeanJournalof Computational Mechanics，2024，33（5）：483-506.

[1n］酒友片孫熟敏 坦力學 筆新建蘭新銑政郭疆段沉線撲清士

鹽脹特性、機理與防治對策[J]．鐵道學報，2011，33（9）： 83-88. TAN D S，SUN Y M，HU L X，et al. Salt expansion properties and mechanism ofsalinesoil in Xinjiang sectionofLanzhou-Xinjiang railway and preventive measures[J]．Journal of the China Railway Society，2011，33（9）：83-88.（in Chinese）

[11]WANG D Y，LIU J K，LI X. Numerical simulation of coupled waterand salt transfer in soil and a case study of the expansion of subgrade composed by saline soil[J].Procedia Engineering， 2016，143：315-322.

[12］李國玉，喻文兵，馬巍，等．甘肅省公路沿線典型地段含鹽量對 凍脹鹽脹特性影響的試驗研究[J]．巖土力學，2009，30（8）： 2276-2280. LIGY，YUWB，MA W，et al．Experimental studyof characteristicsof frostand salt heavesof saline highway foundation soils in seasonally frozen regions in Gansu Province [J].Rock and Soil Mechanics，2009，30（8）：2276-2280.（in Chinese）

[13］冉武平，王金山，李玲，等．粗粒硫酸鹽漬土動態回彈模量試驗 及預估模型[J]．湖南大學學報（自然科學版），2022，49（3）： 154-166. RAN W P，WANG JS，LI L，et al．Laboratory test and prediction model of dynamic resilient modulus of coarse-grained sulfate saline soil[J]．Journal of Hunan University（Natural Sciences）， 2022，49（3）：154-166.（in Chinese）

[14］土的工程分類標準：GB/T50145—2007[S]．北京：中國計劃出 版社，2008. Standard for engineering classification of soil： GB/T 50145—2007 [S].Beijing：China Planning Press，20o8.（in Chinese）

[15］民用機場高填方工程技術規范：MH/T 5035—2017[S]．北京： 中國民航出版社，2017. UAV cloud system interface data specification ：MH/T 5035—2017 [S].Beijing：China Civil Aviation Publishing House，2017.（in Chinese）

[16］土工試驗方法標準：GB/T50123—2019[S]．北京：中國計劃出 版社，2019. Standard for geotechnical testing method：GB/T 50123—2019[S]. Beijing：China Planning Press，2019.（in Chinese）

[17］王旭超，張莎莎，趙凱旋．細粒土含量對粗粒硫酸鹽漬土路基 填料鹽脹特性的影響試驗及分析模型[J]．巖土力學，2022，43 （8）：2191-2202. WANG X C，ZHANG S S，ZHAO K X.Salt expansion characteristics and analysis model of coarse-grained sulfate saline soil embankment fill material with increasing fines content[J]. Rock and Soil Mechanics，2022，43（8）：2191-2202.（in Chinese）

[18］民用機場巖土工程設計規范：MH/T5027—2013[S].北京：中 國民航出版社，2013. Code for geotechnical engineering design of airports：MH/T 5027 —2013[S]. Beijing：China Civil Aviation Publishing House， 2013.（in Chinese） 鹽-凍脹特性[J]．長安大學學報（自然科學版），2024，44（1）： 36-46. HANJB，WANGL X，ZHANG S S，et al. Salt-frost expansion characteristics of salt gravel soil embankment under progressive cooling conditions[J]．Journal of Chang'an University（Natural ScienceEdition），2024，44（1）：36-46.（inChinese）

[20］周鳳璽，周志雄，趙文滄，等．寒旱區硫酸鹽漬土特征溫度及 鹽凍脹特性[J]．中國公路學報，2023，36（4）：58-67. ZHOUFX，ZHOU ZX，ZHAO W C，et al. Feature temperature and salt frost heave characteristics of sulfate saline soil in cold and arid regions[J].China Journal of Highway and Transport，2023， 36（4）：58-67.（inChinese）

[21]XIAO ZA，LAI Y M，ZHANG MY. Study on the freezing temperature of saline soil[J].Acta Geotechnica，2018，13（1）： 195-205.

[22］萬旭升，賴遠明，廖孟柯．硫酸鹽漬土未相變含水率與溫度關 系研究[J]．巖土工程學報，2015，37（12）：2175-2181. WAN X S，LAI Y M，LIAO MK.Relationship between temperature and water content of sodium saline soils without phase transformation[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2015，37（12）：2175-2181.（inChinese）

[23]LOW P F，ANDERSON D M，HOEKSTRA P.Some thermodynamic relationships for soilsat or below the freezing point：1.Freezing point depression and heat capacity[J].Water ResourcesResearch，1968，4（2）：379-394.

[24]吳鎮，岳祖潤，王天亮．哈齊客專細圓礫土凍結溫度測試分析 [J]．石家莊鐵道大學學報（自然科學版），2013，26（1）：37-40. WUZ，YUE ZR，WANG TL.Test analysis on freezing temperature of fine round gravel soil in Harbin-Qiqihaer railway [J].Journal of Shijiazhuang Tiedao University（Natural Science）， 2013，26（1）：37-40.（inChinese）

[25］劉倩倩，蔡國慶，韓博文，等．基于核磁共振的級配土孔隙結 構及凍結特性試驗研究[J].巖土工程學報，2022，44（增刊1）： 178-182. LIUQQ，CAIGQ，HANBW，etal.Experimental studyonpore structure and freezing characteristics of graded soil based on NMR [J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2022， 44（Sup.1）：178-182.（inChinese）

[26]黃佑芬，吳道勇，吳詩雨．凍融循環條件下重塑硫酸鹽漬土變 形試驗研究[J]．冰川凍土，2022，44（2）：602-611. HUANG YF，WUD Y，WU SY.Experimental stuyon deformation of remolded sulfate saline soil under freeze-thaw cycles[J]． Journal of Glaciology and Geocryology，2022，44（2）： 602-611.（in Chinese）

[27]WANG TL，ZHANGYZ，WEI M，et al. Investigation of liquid and vapor migration in coarse-grained soil during open-system step-freezing test [J]. Cold Regions Science and Technology， 2019，165：102816.

[28]ZHANGJ，LAIYM，LI SY，et al. Numerical studyon the spatial-temporal distribution of solute and salt accumulation in saturated sulfate saline soil during freezing-thawing processes ： Mechanism and feedback[J].Advancesin WaterResources， 2023，177：104461.

[29］孟祥傳，周家作，韋昌富，等．鹽分對土的凍結溫度及未凍水 含量的影響研究[J].巖土力學，2020，41（3）：952-960. MENGXC，ZHOUJZ，WEICF，etal. Effects of salinity on soil freezing temperature and unfrozen water content[J].Rock and SoilMechanics，2020，41（3）：952-960.（inChinese）

[30]王亞強，冉武平，閻首名，等．粗粒鹽漬土水鹽遷移試驗研究 [J]．大連理工大學學報，2020，60（4）：402-410. WANGYQ，RANWP，YANSM，etal.Experimental studyof waterand salt migration in coarse saline soil[J].Journal of DalianUniversity of Technology，2020，60（4）：402-410.（in Chinese）