新疆S301某路段鹽漬土基本性質(zhì)試驗研究

那 姝 姝

(新疆華宇建科工程勘察設(shè)計有限公司，新疆 烏魯木齊 830011)

1 鹽漬土特點

土是由三相組成的，鹽漬土雖然也可以用固、液、氣三相來表示，但是鹽漬土的三相卻與非鹽漬土的三相不同。由于鹽漬土的液相中有易溶鹽的存在，當(dāng)外界溫度或濕度變化時，鹽漬土的液相中的易溶鹽溶液會析出[1-3]，鹽漬土的固相中除了含有土體的顆粒以外，還存在著狀態(tài)不穩(wěn)定的易溶鹽結(jié)晶體。當(dāng)外界產(chǎn)生變化時，鹽漬土內(nèi)部的液、固相彼此之間會互相轉(zhuǎn)化，從而鹽漬土直觀上看到發(fā)生了鹽脹或沉陷變形。在鹽漬土路段當(dāng)?shù)缆返鼗鏊畷r，鹽漬土中由于有易溶鹽及其結(jié)晶體的存在，土體中的易溶鹽及結(jié)晶體溶解于水中，使得鹽漬土的基本性質(zhì)指標(biāo)會發(fā)生變化，鹽漬土地基也會發(fā)生溶陷變形，從而使得鹽漬土土體的強度發(fā)生顯著降低。這些土體的變化都將嚴重的危害到建筑設(shè)施、路面及其他相關(guān)設(shè)施的正常使用，不僅如此，鹽漬土中的易溶鹽也會對建筑材料、路面及其他地下設(shè)施有腐蝕作用[4]。

鹽漬土的基本性質(zhì)有物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)，其中鹽漬土的物理性質(zhì)包含：土體顆粒組成、含水量、土的比重、干密度、塑性指數(shù)等；鹽漬土的力學(xué)性質(zhì)包含：抗剪強度、壓縮性、鹽脹性、溶陷性等；鹽漬土的化學(xué)性質(zhì)包含：易溶鹽的類型、鹽分組成和易溶鹽腐蝕性三個方面。

表1 典型鹽漬土各離子含量表

本次將取回的S301部分路段天然鹽漬土分別做室內(nèi)的易溶鹽試驗、擊實試驗和洗鹽前后的液塑限對比試驗，初步了解了S301部分路段鹽漬土的基本性質(zhì)。

2 鹽漬土的種類

對S301部分路段取的土樣做易溶鹽試驗，結(jié)果見表1。將試驗得到的鹽漬土各離子含量按照《巖土工程勘察規(guī)范》分類標(biāo)準，對鹽漬土進行分類[5]，分類結(jié)果見表2。由表2可以看出鹽漬土的種類有氯鹽漬土、亞氯鹽漬土和亞硫酸鹽漬土，其中氯鹽漬土的數(shù)量居多。

表2 典型鹽漬土分類

3 鹽漬土液限、塑限和塑性指數(shù)特征

液、塑限及塑性指數(shù)是反映土性狀的指標(biāo)。為確定鹽漬土中含鹽量對液、塑限及塑性指數(shù)的影響，選取2號～6號氯鹽漬土土樣進行平行試驗研究。

1)將土樣風(fēng)干分別過0.5 mm的篩后，用純凈水將過篩的風(fēng)干鹽漬土樣調(diào)成均勻膏狀，放入調(diào)土器皿中浸潤過夜，之后將制備的試樣充分調(diào)拌均勻，填入試驗杯中開始試驗，試驗用液塑限聯(lián)合測定儀來測土的液塑限。2)將鹽漬土樣用蒸餾水進行反復(fù)洗鹽，將洗鹽之后的土樣，進行平行試驗研究，經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)洗鹽后的鹽漬土其液、塑限及塑性指數(shù)的結(jié)果，見表3。將試驗結(jié)果進行對比，所有鹽漬土試驗土樣在經(jīng)過洗鹽后，其液、塑限均變小，而試驗土樣的塑性指數(shù)反而呈現(xiàn)出增加的現(xiàn)象。試驗結(jié)果的原因分析：天然鹽漬土試樣在洗鹽之前，鹽漬土土體孔隙中含有一定含量的易溶鹽，而當(dāng)土體孔隙中的鹽溶液濃度不斷增加達到飽和后，部分液態(tài)水和易溶鹽被吸入鹽晶體骨架，多余的易溶鹽鹽分析出以鹽結(jié)晶體的形態(tài)處于土體顆粒之間，此時土中的固體土顆粒和鹽晶體一起組成鹽漬土的土體骨架。由于土體骨架中鹽晶體的粒徑遠遠大于土體中的粉?；蛘沉?，這會造成土體的可塑性降低，與此同時，當(dāng)土體孔隙中的易溶鹽溶液濃度較大時，土顆粒表面的弱結(jié)合水的厚度會被壓薄，這會造成土體的可塑性再次降低。鹽漬土在洗鹽之后，土體中的易溶鹽含量減少，鹽分的吸附水現(xiàn)象逐漸降低至消失，土顆粒之間的吸附力增加，可塑性增強，塑性指數(shù)也隨之增加。

4 擊實試驗

為測S301部分路段天然鹽漬土含水量與密度之間的關(guān)系，本試驗參照《土工試驗規(guī)程》[5]對2號～6號5組土試樣進行室內(nèi)的擊實試驗，試驗每組選取5種不同含水量的鹽漬土進行試驗。試驗準備：1)將天然鹽漬土風(fēng)干后碾碎過篩備用，在配置試驗用的土試樣時，配置兩個試驗土樣的含水量高于塑限，兩個土樣試驗的含水量低于塑限，一個土試驗樣的含水量接近塑限。2)將配置好的鹽漬土散料放入塑料袋中進行密閉處理，靜置24 h后備用。3)試驗裝置采用擊實桶容積974.37 cm3的室內(nèi)輕型擊實，試驗時分3層依次擊實，每層擊25下。通過本次試驗的測定和相關(guān)計算，最終得到本次的試驗結(jié)果，由此次的試驗結(jié)果繪出擊實曲線(見圖1)，擊實曲線的最高點分別對應(yīng)試驗土樣的最大干密度和最優(yōu)含水量。由圖1可以看出，圖中3號～6號土樣的擊實曲線比較陡，鹽漬土試樣的最大干密度會隨含水量的變化發(fā)生更快的變化，在現(xiàn)場實際工程施工時，為確保鹽漬土土體在施工時達到設(shè)計要求的壓實度，準確的控制鹽漬土體的含水量是非常重要的。

表3 鹽漬土洗鹽前和洗鹽后的液、塑限和塑性指數(shù)

5 結(jié)語

本次對S301部分路段的天然鹽漬土進行了室內(nèi)常規(guī)試驗研究，結(jié)論總結(jié)如下：1)采取土試樣路段的鹽漬土的種類有3種：氯鹽漬土、亞氯鹽漬土和亞硫酸鹽漬土；其中氯鹽漬土的數(shù)量占優(yōu)勢；2)鹽漬土在經(jīng)過洗鹽之后，其液、塑限隨土體中易溶鹽含量的降低均變小，塑性指數(shù)會隨易溶鹽含量的降低而增大；3)鹽漬土隨土體中含水量的變化比干密度的變化敏感；4)在實際現(xiàn)場工程中指導(dǎo)現(xiàn)場施工時，準確的控制含水量是很重要的。