大溫差荒漠區(qū)路面拱脹及路基鹽分遷移規(guī)律研究

張夢媛,王選倉，丁龍亭，趙 倫，宋 亮

(1.長安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064；2.廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530012；3.新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830006)

0 引言

近年來，在新疆、內(nèi)蒙、甘肅等地不同程度地出現(xiàn)了水泥穩(wěn)定基層拱脹現(xiàn)象[1-3]。尤其是新疆南部地區(qū)很多道路在建成通車進(jìn)入運(yùn)營期后(1～2年)，相繼出現(xiàn)了瀝青路面拱脹病害，橫穿整個(gè)路面，且分布有規(guī)律可循，嚴(yán)重影響了道路使用性能，大大降低了行車安全性，提高了養(yǎng)護(hù)成本[4-5]。

國外瀝青路面結(jié)構(gòu)多采用柔性基層，很少選用半剛性基層，對(duì)于半剛性基層的研究主要是防治收縮裂縫方面[6]，半剛性基層瀝青路面拱脹病害現(xiàn)象鮮有出現(xiàn)和研究。美國阿肯色州對(duì)水泥混凝土路面拱起研究中[7]，提出結(jié)構(gòu)層的溫度及濕度狀況對(duì)路面拱起影響程度較大，路基細(xì)粒土含量高，塑性指數(shù)大且透水性良好的路面容易發(fā)生路面拱起現(xiàn)象。水泥穩(wěn)定基層瀝青路面拱脹病害是近幾年在中國西北部出現(xiàn)的一種新的病害類型，影響日益顯著，中國很多學(xué)者對(duì)拱脹病害的成因做了詳細(xì)的研究。長安大學(xué)王軍偉[8]調(diào)研了內(nèi)蒙古地區(qū)病害路面拱起開裂狀況，實(shí)地監(jiān)測了路面結(jié)構(gòu)溫度分布規(guī)律，對(duì)地表水及路基土的易溶鹽含量進(jìn)行了取樣監(jiān)測，通過對(duì)比路基鹽脹的主要病害特征，提出拱起開裂是由當(dāng)?shù)馗邷貧夂驐l件引起的；宋亮[9]等人從水泥穩(wěn)定基層材料入手，通過探究材料的膨脹系數(shù)和滲透系數(shù)研究水泥穩(wěn)定類材料的膨脹性，并通過電鏡掃描詳細(xì)觀察了鹽分在水泥穩(wěn)定類材料內(nèi)部結(jié)晶膨脹的微觀形態(tài)；王智遠(yuǎn)[10]等人基于彈性力學(xué)理論，構(gòu)建了路面結(jié)構(gòu)在路基鹽脹作用及其自重影響下隆起變形的撓度方程，得到了不引起路面結(jié)構(gòu)層結(jié)構(gòu)性破壞所能承受的臨界隆起高度和臨界鹽脹作用?？偠灾?，前人研究重點(diǎn)多集中在水泥穩(wěn)定基層內(nèi)部鹽分對(duì)基層拱脹的影響，然而有兩個(gè)問題有待解決：(1)水泥穩(wěn)定基層中的鹽分來自哪里;(2)是否能阻斷鹽分遷移通道，防止鹽分遷移至基層底部，從而避免鹽分對(duì)路面拱脹病害的影響。

目前，鹽分對(duì)半剛性基層拱脹的影響還存在爭議，但是國內(nèi)學(xué)者對(duì)鹽漬土的研究較為廣泛。高江平、包衛(wèi)星等人[11-13]結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)及理論分析系統(tǒng)研究了鹽漬土鹽脹、凍脹特性，得到了不同因素對(duì)鹽漬土膨脹率的影響規(guī)律。趙天宇[14]理論研究分析了含氯硫酸鹽鹽漬土鹽脹量，得到含水量及含鹽量對(duì)鹽脹量影響均呈現(xiàn)先增后減的規(guī)律。胡建榮等人[15]結(jié)合風(fēng)積沙路基實(shí)際病害路段對(duì)水分鹽分分布規(guī)律進(jìn)行了研究。通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)，水鹽場分布規(guī)律呈現(xiàn)“對(duì)勾狀”。

本研究一方面通過對(duì)病害路段現(xiàn)場調(diào)查與檢測，探究路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部鹽的種類及含量，確定基層拱脹與路基內(nèi)含鹽量及水-鹽遷移之間的關(guān)系；另一方面，通過現(xiàn)場實(shí)際狀況設(shè)計(jì)路基鹽分遷移室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ图胺桨?，得到溫度梯度、鹽分梯度、含水量、土體顆粒組成以及壓實(shí)度對(duì)路基填料內(nèi)部水-鹽遷移的影響規(guī)律，并從阻隔鹽分遷移的角度出發(fā)提出最佳鹽分阻隔方案。

1 材料及試驗(yàn)方法

1.1 實(shí)地調(diào)查

新疆地域遼闊，占我國陸地面積1/6，屬溫帶大陸性氣候。年日照時(shí)間達(dá)2 500～3 500 h，年平均降水量為150 mm，氣候干燥。同時(shí)，由于地域遼闊，新疆不同區(qū)域溫度差異較大。此外，新疆地區(qū)晝夜溫差大，許多地區(qū)最大晝夜溫差可達(dá)20～25 ℃。依據(jù)《新疆公路瀝青路面設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》，新疆地區(qū)可以分為4個(gè)一級(jí)氣候分區(qū)、15個(gè)二級(jí)氣候分區(qū)。依據(jù)現(xiàn)有新疆地區(qū)水泥穩(wěn)定基層拱脹病害報(bào)告，此類病害基本上分布在一級(jí)分區(qū)“高低溫過渡區(qū)(Ⅲ)”中的“塔里木盆地西北部及南緣區(qū)(Ⅲ2)”，中國最大的沙漠——塔克拉瑪干沙漠位于塔里木盆地，周邊環(huán)境是典型的西北荒漠區(qū)，因此首先在該分區(qū)內(nèi)選取有代表性的路段進(jìn)行現(xiàn)場勘探研究，具體勘察項(xiàng)目詳見表1。

表1 水泥穩(wěn)定基層拱脹病害調(diào)查路段

為了詳細(xì)調(diào)查該地區(qū)病害發(fā)生規(guī)律及產(chǎn)生原因，收集并統(tǒng)計(jì)了病害路段拱脹總數(shù)量、拱脹高度以及寬度、每公里平均拱脹數(shù)量等基本信息。同時(shí)，選取11處典型病害位置以及6處非病害位置，對(duì)路面上、中、下面層和基層、底基層逐層切割、挖探，探坑面積大小約為1.5 m×0.8 m，探坑挖至路床頂部，并對(duì)各結(jié)構(gòu)層所取填料進(jìn)行顆粒篩分以及易溶鹽含量檢測等試驗(yàn)。

1.2 室內(nèi)試驗(yàn)

1.2.1 原材料

試驗(yàn)用土樣根據(jù)新疆地區(qū)實(shí)際道路路基填料特點(diǎn)進(jìn)行配制，典型顆粒組成為表2中的級(jí)配1，選取其余3種級(jí)配進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。土樣配制前進(jìn)行洗鹽處理，完成后將土樣置于105 ℃的烘箱內(nèi)放置不少于8 h，完全烘干后進(jìn)行配比。

表2 不同土樣的顆粒組成

依據(jù)土工試驗(yàn)規(guī)程中重型擊實(shí)試驗(yàn)得到級(jí)配1的擊實(shí)曲線，如圖1所示。風(fēng)積沙填料的擊實(shí)曲線異于一般土類，其最大干密度存在兩個(gè)值，表現(xiàn)出風(fēng)積沙特有的“雙峰”特性?；谧畲蟾擅芏确€(wěn)定性原則[16]，級(jí)配1最佳含水率取13.2%，對(duì)應(yīng)最大干密度為1.90 g/cm3。其余級(jí)配類型的最佳含水率與最大干密度同樣由重型擊實(shí)試驗(yàn)得到，結(jié)果如表3所示。

圖1 路基土樣擊實(shí)曲線(級(jí)配1)

表3 不同顆粒組成土樣試驗(yàn)參數(shù)

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)備

室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)主要由自動(dòng)檢測系統(tǒng)、凍融循環(huán)系統(tǒng)及亞加力試驗(yàn)箱組成。其中自動(dòng)檢測系統(tǒng)采用的是農(nóng)業(yè)土壤領(lǐng)域應(yīng)用較多的土壤墑情速測儀(HM-S8)，該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測土體中的溫度、含水率及含鹽量(主要原理是電磁波傳播反射原理測得介電常數(shù)和電導(dǎo)率，進(jìn)而換算為含水率和含鹽量)；凍融循環(huán)系統(tǒng)即采用加熱制冷設(shè)備模擬路面內(nèi)部溫度的變化；試驗(yàn)箱尺寸149 mm×120 mm×450 mm，分別在距頂面50，150，250 mm及350 mm位置預(yù)留傳感器孔，箱體壁厚1.5 cm，使用導(dǎo)熱性較差的玻璃材料制成，隔絕外界環(huán)境中的熱量，箱體頂面采用打孔的合成樹脂薄膜覆蓋。為了更加精確地得到試驗(yàn)規(guī)律，在關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)采用EDTA間接配位滴定法，配合土壤墑情速測儀進(jìn)行硫酸根離子的平行試驗(yàn)。

1.2.3 試驗(yàn)方法

為了得到溫度梯度和鹽分梯度作用下路基填料水鹽遷移規(guī)律，以及含水量、顆粒組成、壓實(shí)度等關(guān)鍵因素對(duì)水-鹽遷移的影響規(guī)律，本研究設(shè)計(jì)了5種試驗(yàn)方案，每種試驗(yàn)方案取5組平行試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如下：

(1)方案1(溫度梯度試驗(yàn))：為模擬路基次生鹽漬化過程，下層10 cm鹽漬土填料硫酸鹽含量配制到2.0%，10 cm以上為非鹽漬土，填料硫酸鹽為0.25%，壓實(shí)度依據(jù)路基施工技術(shù)規(guī)范取95%，土樣顆粒組成選擇級(jí)配1。研究溫度變化條件在-5～60 ℃ 范圍內(nèi)的鹽分遷移規(guī)律。

(2)方案2(鹽分梯度試驗(yàn))：按照從上到下初始狀態(tài)為“非鹽漬土-鹽漬土”原則，配制鹽分梯度為“0.0%～0.15%～0.25%～0.5%～2.0%”，壓實(shí)度為95%，土樣顆粒組成選擇級(jí)配1。其他試驗(yàn)條件不變，研究鹽分梯度作用下的鹽分遷移規(guī)律。

(3)方案3(不同含水量對(duì)比試驗(yàn))：土樣顆粒組成選擇級(jí)配1，參考南疆地區(qū)實(shí)際路基含水率年變化范圍，含水率分別取10%，12.5%，13.2%及14% 4種情況，壓實(shí)度為95%，其他試驗(yàn)條件不變，分析不同含水率對(duì)鹽分遷移的影響。

(4)方案4(不同顆粒級(jí)配對(duì)比試驗(yàn))：對(duì)比4種顆粒組成對(duì)鹽分遷移規(guī)律的影響，試驗(yàn)參數(shù)通過擊實(shí)試驗(yàn)確定，壓實(shí)度為95%，其他試驗(yàn)條件不變。

(5)方案5(不同壓實(shí)度對(duì)比試驗(yàn))：依據(jù)路基設(shè)計(jì)及施工規(guī)范，分別研究95%，96%，97%，98%這4種水平壓實(shí)度狀況下鹽分遷移規(guī)律，試驗(yàn)條件及顆粒組成的選擇與方案1相同。

經(jīng)調(diào)查可知，南疆地區(qū)路基結(jié)構(gòu)年溫度在-5～42 ℃范圍內(nèi)變化，且在路基結(jié)構(gòu)120 cm以下波動(dòng)范圍慢慢減弱；年含水率在2.7%～8.3%變化，最大含水率在4月份和10月份。因此室內(nèi)鹽分遷移試驗(yàn)溫度范圍為-5～60 ℃，升溫時(shí)間為1 h，恒溫60 ℃保持11 h，降溫時(shí)間1 h，低溫-5 ℃保持11 h，如圖2所示，數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)采集儀自動(dòng)采集，時(shí)間間隔為30 min。土樣壓實(shí)完成后靜置3 h，采用烘干法和EDTA間接配位滴定法測得土樣初始含水率及硫酸鹽含量，以此作為試驗(yàn)初始狀態(tài)。自動(dòng)采集儀實(shí)時(shí)采集的同時(shí)，在1, 7, 14,28 d時(shí)間節(jié)點(diǎn)采用人工測量法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

圖2 鹽分遷移試驗(yàn)溫度隨時(shí)間變化規(guī)律

為了進(jìn)一步探究鹽分阻隔問題，研究隔斷層厚度和位置對(duì)鹽分阻隔效果的影響，參考路基設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的鹽漬土地區(qū)路基高度，試驗(yàn)箱尺寸大小更改為50 cm(φ×120 cm(h)。試驗(yàn)研究隔斷層厚度分別取30, 40, 50 cm；隔斷層位置分別位于路堤頂面以下0, 30, 50 cm。試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表4。

表4 鹽分阻隔試驗(yàn)方案

2 實(shí)地調(diào)查結(jié)果

2.1 拱脹變形概況

首先對(duì)G3012(AK)、S13以及G3012(MH)路面拱脹情況做了現(xiàn)場調(diào)查與統(tǒng)計(jì)。拱脹具體情況如表5所示。其中拱脹高度在2～4 cm的占90%以上，拱脹縱向分布間距變化較大，沒有固定的規(guī)律；橫向90%路段為一字形隆起貫穿整幅路面，部分段落分布有少量Z字形隆起。

表5 路面拱脹病害情況統(tǒng)計(jì)

2.2 易溶鹽含量檢測

該地區(qū)土壤鹽漬化程度較為嚴(yán)重，為了分析該地區(qū)土壤鹽分對(duì)拱脹病害的影響，在G3012(AK) 和S13路段開挖處取樣破碎后進(jìn)行易溶鹽含量檢測，水泥穩(wěn)定上基層易溶鹽含量如表6所示，底基層及路床易溶鹽含量如表7所示(底基層標(biāo)記為SB, 路基頂面以下50 cm標(biāo)記為SG)。

表6 上基層易溶鹽含量檢測結(jié)果

病害路段基層與路基試樣的化學(xué)成分試驗(yàn)結(jié)果說明：路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部鹽分發(fā)生遷移積聚，使原本非鹽漬土的路基土和基層逐漸發(fā)生鹽漬化。底基層中的含鹽量明顯高于上基層，底基層和路基中的含鹽量相差不大，這說明路基土內(nèi)的鹽分遷移相較基層內(nèi)部遷移更加明顯，路基土中的水通過毛細(xì)上升作用攜帶鹽分堆積在基層底部，在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部形成明顯的鹽分梯度，基層底部含鹽量較高，類似在基層底部形成了一層硫酸鹽含量較高的水膜，新疆地區(qū)強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用使得硫酸鹽侵蝕基層材料導(dǎo)致材料劣化；另一方面，無水硫酸鈉在32.4 ℃時(shí)溶解度最高，新疆地區(qū)較大的晝夜溫差導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部溫度梯度較為明顯，當(dāng)溫度降低并且水分充足時(shí)，無水硫酸鈉形成十水硫酸鈉晶體，體積膨脹3.18倍[17]，使得基層發(fā)生鹽脹向上隆起。由表7還可發(fā)現(xiàn)，部分無病害路段路基中的含鹽量甚至高于病害路段，這說明無病害路段路基內(nèi)部的鹽分還未完全遷移至基層底部，所以探究路基內(nèi)部水-鹽遷移規(guī)律并采取有效措施阻隔路基內(nèi)部鹽分向上遷移可有效防止拱脹病害的發(fā)生。

表7 底基層及路床易溶鹽檢測結(jié)果

3 水-鹽遷移規(guī)律

3.1 溫度梯度的影響

對(duì)溫度循環(huán)變化條件的路基土體進(jìn)行了室內(nèi)鹽分遷移試驗(yàn)，溫度循環(huán)變化下路基結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度分布如圖3所示，初始狀態(tài)含水量及含鹽量如圖4所示，不同時(shí)間段各深度位置的含水量及含鹽量變化規(guī)律如圖5所示。

圖3 單溫度循環(huán)土體內(nèi)溫度變化規(guī)律

圖4 初始狀態(tài)土體內(nèi)部含鹽量及含水率

圖5 土基不同深度處含水率與含鹽量變化規(guī)律

由圖3～5對(duì)比分析初始狀態(tài)及開始7 d內(nèi)的水分鹽分變化可以發(fā)現(xiàn)，土體壓實(shí)完成后靜置3 h，鹽分及水分在重力勢的作用下由均勻分布產(chǎn)生了顯著的分層，表層的含鹽量由0.25%變?yōu)?.21%，底部由2%增大為2.3%，10 cm以上土體部分在3 d以后水分減少速率明顯下降，15 cm及25 cm位置含水量也在3～5 d漸漸穩(wěn)定，35 cm處含水量在第3天達(dá)到峰值21.4%，隨后慢慢減小。這說明初期重力勢對(duì)水鹽遷移的影響非常顯著，且主要是水?dāng)y鹽向下移動(dòng)，這是因?yàn)轱L(fēng)積沙土類黏聚性較差，對(duì)水的吸引力小，所以工程上可用風(fēng)積沙作為阻鹽層。

外界溫度梯度變化對(duì)水分鹽分重分布影響顯著，鹽分和水分最終呈現(xiàn)出“拋物線”狀分布，這表明鹽分的遷移是以水為載體的，即“水?dāng)y鹽走”，含水率隨深度最終變化為“7.8%～7%～9.8%～13.5%～8.7%”，鹽分含量變化為“0.89%～0.6%～0.97%～1.2%～1.5%”。在外界溫度變化時(shí)，底層的鹽分會(huì)隨著水分源源不斷地向上遷移，使得原本非鹽漬土轉(zhuǎn)變?yōu)辂}漬土；以5～10 cm為分界，上部和下部鹽分含量均較高，出現(xiàn)“高-低-高”的現(xiàn)象。這是由于，當(dāng)表層溫度較高時(shí)，10 cm以上部分水分主要以氣態(tài)形式向上運(yùn)動(dòng)，而鹽分的遷移是鹽溶解在液態(tài)水中發(fā)生的；土體下部分由于溫度升高原因以薄膜水的形式存在，因此，在5～10 cm范圍內(nèi)，形成了一個(gè)“水鹽補(bǔ)給過渡區(qū)”，使得雖然表層蒸發(fā)作用比較強(qiáng)烈，但是含水量并不會(huì)減少。與此同時(shí)，水分?jǐn)y帶鹽分上移，此階段表現(xiàn)出冷區(qū)向暖區(qū)遷移。當(dāng)表層溫度較低時(shí)，根據(jù)布朗分子運(yùn)動(dòng)，高溫區(qū)的粒子跳躍到低溫區(qū)的概率要遠(yuǎn)高于低溫區(qū)到高溫區(qū)，下層水分主要以液態(tài)形式攜鹽向上部分遷移，表現(xiàn)為暖區(qū)向冷區(qū)遷移。

3.2 鹽分梯度的影響

僅在鹽分梯度作用下土體內(nèi)部的水分鹽分重分布規(guī)律，如圖6所示。

圖6 鹽分梯度作用下土體含鹽量沿深度變化規(guī)律

由圖6可知：鹽分梯度對(duì)土體含水率的影響程度較弱，初期由于重力勢的作用，水分出現(xiàn)了顯著的分層現(xiàn)象，表現(xiàn)為“上大下小”，但隨著時(shí)間的推移，除了25～35 cm出現(xiàn)了水分由下層向上層補(bǔ)給外(幅度僅有2%)，其余部分含水量均處于減小狀態(tài)，減小程度也不大，這說明鹽分梯度對(duì)水分重分布的作用較小。主要原因在于在沒有外界因素提供遷移動(dòng)力的條件下，因濃度梯度提供的土水勢是有限的，并不足以提供足夠的水分遷移動(dòng)力。鹽分梯度的作用下，鹽分遷移整體表現(xiàn)出由濃度高的地方向濃度低的地方遷移，但遷移量很小，鹽分含量沿深度最終形成了“0.13%～0.2%～0.32%～1.0%～1.7%”梯度。在25～35 cm范圍內(nèi)，變化程度較大，其余上部分遷移量較小，并沒有由非鹽漬土轉(zhuǎn)化為鹽漬土，這表明僅在鹽分梯度作用下，鹽分遷移比較微弱，僅有溫度梯度的17.3%左右。

3.3 含水量的影響

含水量對(duì)鹽分遷移的影響規(guī)律圖7所示。

圖7 表層含水率與含鹽量隨初始含水率的變化

由圖7可知：不同初始含水量對(duì)表層最終含鹽量及含水量的遷移量影響顯著，初始含水量14%相比于10%，表層含鹽量增加了22.3%，表層含水量增加了38.1%，這表明含水量越大鹽分遷移越明顯，在表層集聚的鹽分含量越高，而此時(shí)土體表層在降溫的條件下硫酸鹽有足夠的水分條件發(fā)生水合反應(yīng)，生成十水硫酸鈉，造成土體體積膨脹。因此不論是路基還是基層基于防止鹽分遷移進(jìn)而減小鹽脹考慮，含水量的大小應(yīng)在最佳含水率的附近取其低限值。

3.4 顆粒組成的影響

細(xì)砂、中砂、粗砂及細(xì)礫4種土類對(duì)鹽分遷移的影響規(guī)律如圖8所示。

圖8 不同土類對(duì)表層含水率與含鹽量影響規(guī)律

由圖8可知：土質(zhì)類別對(duì)鹽分遷移量有明顯的影響，不同土質(zhì)類別鹽分遷移量大小排序?yàn)椋杭?xì)砂>中砂>粗砂>細(xì)礫，細(xì)礫的表層含鹽量及含水量比細(xì)砂的降低了54%左右。4土類0.075 mm以下顆粒含量分別為12.16%，10.12%，8.65%和5.32%，表明在細(xì)料中水分遷移及鹽分遷移能力、速度均越大，鹽分表聚現(xiàn)象越明顯。因此適當(dāng)增加粗顆粒的比例，減小細(xì)顆粒的含量可有效降低鹽分遷移程度。

3.5 壓實(shí)度的影響

研究了壓實(shí)度分別為95%，96%，97%，98%共4種狀況的鹽分遷移規(guī)律，如圖9所示。

圖9 表層含水率及含鹽量隨壓實(shí)度的變化規(guī)律

由圖9可知，隨著壓實(shí)度的增加，含水量和含鹽量在不斷減小，壓實(shí)度每增加1%，含水率減少0.2%左右，含鹽量降低約0.06%。壓實(shí)度的增大減小了土顆粒之間的間隙，阻隔了水分鹽分向上運(yùn)移的通道，增大了遷移的阻力。因此可通過提升壓實(shí)度一定程度減弱鹽分遷移的能力和速度，但是壓實(shí)度不宜過百，壓實(shí)度過百后，造成風(fēng)積沙路基穩(wěn)定性下降，從預(yù)防鹽分遷移的角度出發(fā)，壓實(shí)度在滿足要求的情況下取上限值。

3.6 鹽分阻隔試驗(yàn)

根據(jù)鹽分阻隔試驗(yàn)方案，得到試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 鹽分阻隔試驗(yàn)結(jié)果

上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)厚度為30 cm，位置在路堤頂面以下30 cm時(shí)，鹽分含量有0.17%；當(dāng)厚度為50 cm，隔斷層處于路堤頂面以下50 cm的時(shí)候，鹽分含量僅有0.15%，這說明在初期重力勢攜鹽下移后，后期鹽分基本沒有遷移上來，這兩種組合阻隔效果基本相同，因此可認(rèn)為這些組合屬于較優(yōu)組合。而這兩種組合一種是位置處在鹽分遷移的“水鹽補(bǔ)給過渡區(qū)”，一種則是厚度較大，因此在鹽分阻隔時(shí)可從厚度及位置兩方面出發(fā)，合理選擇隔斷層方案。

4 結(jié)論

本文通過對(duì)新疆南部地區(qū)拱脹病害典型路段進(jìn)行實(shí)地調(diào)查分析與室內(nèi)試驗(yàn)，得到了瀝青路面發(fā)生拱脹病害基層內(nèi)鹽分的來源以及不同因素影響下路基鹽分遷移規(guī)律，主要研究結(jié)論如下：

(1)通過對(duì)新疆南部地區(qū)拱脹病害典型路段進(jìn)行實(shí)地調(diào)查與檢測，探究了病害路段基層及路基內(nèi)部鹽的種類以可溶性硫酸鈉、鉀鹽為主，確定了基層內(nèi)部含鹽量升高及基層的拱脹、劣化是路基土發(fā)生“次生鹽漬化”導(dǎo)致的。

(2)初期重力勢對(duì)水鹽遷移的影響非常顯著。在溫度梯度變化下，鹽分和水分最終呈現(xiàn)出“拋物線”狀分布，以5～10 cm以分界，出現(xiàn)“高-低-高”的分布規(guī)律，形成“水鹽補(bǔ)給過渡區(qū)”。

(3)在鹽分梯度作用下，鹽分遷移整體表現(xiàn)出由高濃度向低濃度遷移，然而其影響較為微弱，僅有溫度梯度的17.3%左右。提出選取風(fēng)積沙作為隔斷層材料阻隔水-鹽遷移，推薦厚度40～50 cm之間，推薦位置在路堤頂面以下30～50 cm范圍內(nèi)。