EDTA對土壤凍脹—融沉性能的影響

摘 要：凍結(jié)法施工以其巨大的優(yōu)勢在現(xiàn)在的施工方法中迅速崛起，不僅解決了地基處理的眾多問題，還減少了地下工程對環(huán)境的影響。本文通過添加EDTA對土壤的凍脹-融沉性能進行了研究。研究表明EDTA對土壤的凍脹具有抑制作用，濃度越高，凍脹吸入的次數(shù)越多土壤的凍脹性能越差。但是隨著離子水的清洗，土壤的凍脹會有一定量的回復(fù)。

關(guān)鍵詞：凍融循環(huán)；EDTA溶液；凍脹-融沉

1 引言

目前，凍結(jié)法成為地下工程施工中的一種新型方法，由于具有施工方便，止水效果好，對地下環(huán)境影響小，施工完成后拆除簡便等眾多優(yōu)點[1-3]。眾多學(xué)者對土壤的凍脹性能進行了研究，其中邴慧等[4]研究了不同含水量，不同含鹽量土體的凍結(jié)溫度，指出不論何種土含有何種離子，土體的凍結(jié)溫度隨含鹽量的增加而降低，隨含水量的增加而增大。張世銀[5]等討論了土壤的凍脹特性與含水量，飽和度等的關(guān)系。王希堯[6]研究了土壤在不同的地下條件是土壤的凍脹問題。

2 試驗材料和方法

2.1 試驗材料

供試土樣取自當?shù)啬呈┕すさ?。土樣?jīng)室內(nèi)風(fēng)干、粉碎，并過2mm方孔篩后，陰涼貯存以備用。按照《土工試驗方法標準》（GBT50123-1999）進行了界限含水率、顆粒分布和擊實試驗等。

2.2 試驗方法

試驗中通過控制凍融循環(huán)的次數(shù)、EDTA溶液的補給次數(shù)、EDTA溶液的濃度等條件來測定土壤的凍脹性能。試驗中采用的凍融次數(shù)分別為3、5、7次，凍融次數(shù)與EDTA的補給方式有關(guān)，EDTA補給次數(shù)越多，時間越長，凍融循環(huán)次數(shù)越多，土壤的凍脹融沉變化越大。

試驗中所采用的土樣是重塑土樣，經(jīng)分析認為擊實方法制作的土樣較為貼合北方土質(zhì)，所以選擇擊實方法制作土樣。

在有機玻璃筒內(nèi)采用分層擊實法制作土樣，每層擊實次數(shù)由公式計算得出，將靜置好的土樣分為四等份，分層放入有機玻璃筒內(nèi)，根據(jù)擊實功確定擊實的次數(shù)，每層擊實過后要拉毛再進行下一層，擊實完成后用修土刀將土樣的高度修正至試驗所需高度。

3 實驗結(jié)果分析

3.1 凍融3次結(jié)果分析

圖1為FTW3凍融試驗過程中三次凍融循環(huán)的溫度變化曲線、吸水-排水量和凍脹-融沉量的變化曲線。其中FTW3-1、FTW3-2分別是三次凍融循環(huán)且在第1、3次補給EDTA溶液，。由圖中可以得出，在第二次凍融時FTW3-1和FTW3-2吸-排水量和凍脹量都較大，溶液的加入抑制了土柱的凍脹。

3.2 凍融5次結(jié)果分析

圖2是FTW5凍融試驗過程中五次凍融循環(huán)的溫度變化曲線、吸水-排水量和凍脹-融沉量的變化曲線。FTW5試驗中1、2次補給的是溶液，3、4、5補給的是去離子水。由圖中可以看出在前兩次的凍融過程中凍脹量和吸-排水量都是逐漸減少，因為隨著EDTA進入土柱，鹽分增大，土水勢降低導(dǎo)致土柱的凍脹量減小，同時由于EDTA有一定的粘性，使水分遷移的摩擦力大、遷移速度減小，水分相變的潛熱變大不利于凍結(jié)過程中水分的遷移。

4 結(jié)論

EDTA溶液對土壤的凍脹有抑制作用，且隨著EDTA溶液的濃度增加對凍結(jié)溫度有較大影響，在相同含水率條件下，隨著淋洗劑濃度增大凍結(jié)溫度逐漸降低。通過對試驗中各個小組中土柱凍脹性能的分析，發(fā)現(xiàn)濃度補給的EDTA溶液濃度越高，次數(shù)越多，土壤的凍脹和吸-排水量越小。

參考文獻

[1]王靖雅，李健，董晶.凍結(jié)法施工的凍脹分析[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2012（21）.

[2]薛玉庭，李向陽，陳陽光.井筒凍結(jié)法施工的常見問題及防治措施[J].中國西部科技，2009，8（10）：35-36.

[3]王鵬.地鐵施工中凍結(jié)法地基加固可行性研究[J].城市軌道交通研究，2007，10（2）：44-47.

[4]邴慧，馬巍.鹽漬土凍結(jié)溫度的試驗研究[J].冰川凍土，2011，33（5）：1106-1113.

[5]張世銀，汪仁和.土壤凍脹特性的試驗研究[J].礦產(chǎn)勘查，2004，7（2）：72-73.

[6]王希堯.不同地下水埋深和不同土壤條件下的凍結(jié)和凍脹試驗研究[J].冰川凍土，1980，2（3）：40-45.

作者簡介：武迎飛（1993-），男，河南焦作人，在讀碩士研究生，主要從事凍土方面工作。