鹽漬土改良技術(shù)綜述

從鹽漬土防治角度出發(fā)，分析了鹽漬土內(nèi)部因素和外部條件是形成鹽漬土病害的關(guān)鍵。探討了結(jié)晶壓力是鹽漬土發(fā)生鹽脹問題的首要因素，證實(shí)了其大小與含鹽量、干密度、孔隙大小等有關(guān)。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(guī)律會增加土體表面含鹽量，導(dǎo)致鹽漬土更易發(fā)生鹽脹現(xiàn)象。證實(shí)了凍融循環(huán)和蒸發(fā)作用會引起溫度變化，為水鹽結(jié)晶提供了條件，進(jìn)而在土體內(nèi)部形成溫度梯度，為水鹽遷移提供了驅(qū)動力。根據(jù)鹽漬土病害原因和機(jī)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(gè)方面對已有防治技術(shù)進(jìn)行了分類總結(jié)，分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，為鹽漬土防治技術(shù)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(shù)提出了合理的意見和建議。

鹽漬土； 病害機(jī)理； 結(jié)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?yàn)橥聊竟こ滩牧?、鹽漬土地區(qū)混凝土耐久性；謝文（1984—），男，本科，高級工程師，研究方向?yàn)橥聊竟こ探ㄖ┕?；胡業(yè)紅（1974—），男，?？疲呒壒こ處?，研究方向?yàn)橥聊竟こ淌┕す芾恚环冢?986—），男，本科，助理工程師，研究方向?yàn)榘踩芾?；謝靖斌（1984—），男，本科，工程師，研究方向?yàn)樗牡刭|(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)；田峰（1986—），男，本科，工程師，研究方向?yàn)橘|(zhì)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(yán)重危害了鹽漬土地區(qū)工程建筑的耐久性。我國鹽漬土主要分布在內(nèi)陸干旱和半干旱及濱海地區(qū)，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(qū)劇烈的溫差變化和蒸發(fā)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(jié)晶產(chǎn)生的鹽脹和溶沉病害也成為鹽漬土地區(qū)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(yán)重影響了我國西部地區(qū)的工程建設(shè)進(jìn)程，從而對我國西部發(fā)展建設(shè)造成了嚴(yán)重影響。

目前國內(nèi)外學(xué)者對鹽漬土的相關(guān)研究主要在分析鹽漬土分布、病害機(jī)理、土體性質(zhì)及防治措施等。熊毅［3］率先對鹽漬土按照性質(zhì)和類別進(jìn)行劃分，此后李芳、王春裕、白由路等［4-6］進(jìn)一步對相應(yīng)地區(qū)的鹽漬土根據(jù)性質(zhì)、生態(tài)等特征作出更加具體的劃分。關(guān)于鹽漬土地區(qū)的病害機(jī)理，則以鹽脹為主［7］還包括鹽結(jié)晶［8］、水鹽運(yùn)動等［9-10］，PRAT等［11］、PHILIP等［12］認(rèn)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(yàn)及聲波實(shí)驗(yàn)研究凍融條件下鹽漬土強(qiáng)度衰減特性；霍珍生［14］通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對不同類型、含鹽量鹽漬土的凍脹特性進(jìn)行研究，并用非線性方法對凍脹進(jìn)行預(yù)測；Zhang等［15］借助室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對吉林西部鹽漬土的凍脹特性進(jìn)行分析，通過模擬計(jì)算對影響其鹽漬土凍脹特性的因素進(jìn)行敏感性分析。ROONEY等［16］表明鹽分運(yùn)移與土體表面鹽分含量存在相關(guān)性。綜上鹽漬土產(chǎn)生病害原因分為內(nèi)因和外因。內(nèi)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(fā)作用等。

我國對鹽漬土的改良主要針對具體的工程建設(shè)狀況，根據(jù)地區(qū)做特定的研究，現(xiàn)有防治手段主要可分為直接洗鹽法、化學(xué)改良、物理改良、植物改良、有機(jī)物改良等。但通過系統(tǒng)分析鹽漬土病害機(jī)理，總結(jié)病害產(chǎn)生原因，從而針對性地對防治措施進(jìn)行分類總結(jié)的研究還較為匱乏。已有的關(guān)于植物改良的鹽漬土防治措施主要針對農(nóng)業(yè)建設(shè)和發(fā)展，與工程建設(shè)的相關(guān)性較少。因此本文對病害產(chǎn)生的原因進(jìn)行分類，并對現(xiàn)有改良技術(shù)進(jìn)行劃分與評定，以指導(dǎo)鹽漬土地區(qū)混凝土工程的建設(shè)以及防治處理。

1 鹽漬土病害內(nèi)因分析

1.1 冰晶壓力和鹽結(jié)晶力對土體結(jié)構(gòu)造成的破壞

在凍融循環(huán)作用下，凍狀態(tài)下鹽分結(jié)晶土體體積增大，融狀態(tài)下結(jié)晶鹽也隨之溶解土體體積減小，在反復(fù)的結(jié)晶壓力作用下，土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷，孔隙增多，強(qiáng)度及穩(wěn)定性降低，從而引發(fā)一系列病害問題。因此分析土壤中水分和鹽分結(jié)晶壓力產(chǎn)生的原因和影響，是了解鹽漬土病害產(chǎn)生的基礎(chǔ)?，F(xiàn)有研究表明，相比于水分結(jié)晶壓力，鹽類結(jié)晶壓力是鹽漬土土體結(jié)構(gòu)破壞的主要原因。目前關(guān)于鹽漬土土壤中鹽結(jié)晶壓力類型主要包括三種：①鹽分固相結(jié)晶時(shí)，體積膨脹產(chǎn)生的結(jié)晶壓力；②鹽分在吸水溶解時(shí)產(chǎn)生的負(fù)壓；③鹽分在過飽和時(shí)，結(jié)晶析出對孔隙結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的結(jié)晶壓力［17-18］。

進(jìn)一步分析結(jié)晶壓力的影響因素發(fā)現(xiàn)，其壓力大小與土體含鹽量、干密度及孔隙大小密切相關(guān)。琚曉冬等［19］分析發(fā)現(xiàn)結(jié)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(chǎn)生的壓力也就越小。MARZAL等［20］通過研究Na2SO4溶液鹽結(jié)晶現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生Na2SO4結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生的體積增大和結(jié)晶壓力與鹽溶液的濃度成正比例關(guān)系。在多孔介質(zhì)中，孔隙中鹽類結(jié)晶產(chǎn)生的壓力對介質(zhì)的破壞性更大，土體屬于典型的多孔材料，因此研究結(jié)晶壓力與孔隙的關(guān)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(jié)晶壓力，發(fā)現(xiàn)其與晶體尺寸呈正相關(guān)，與孔隙通道尺寸呈負(fù)相關(guān)。肖澤岸等［22］根據(jù)多孔介質(zhì)力學(xué)理論，推導(dǎo)出土體中結(jié)晶壓力的計(jì)算公式，并引入與土體孔隙液態(tài)溶液含量相關(guān)系數(shù)，進(jìn)一步證實(shí)了孔隙對結(jié)晶壓力的影響。

可看出，結(jié)晶壓力是土體破壞的主要因素，又以鹽類結(jié)晶為主要形式。一旦結(jié)晶壓力大于土體所能承受的負(fù)荷，土體結(jié)構(gòu)就會變形，導(dǎo)致強(qiáng)度損失。對于具有孔隙結(jié)構(gòu)特征的土體來說，破壞程度與孔隙大小密切相關(guān)。因此減小結(jié)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(jìn)一步加劇土體結(jié)構(gòu)破壞

鹽漬土中的水分通常發(fā)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(huán)和蒸發(fā)作用等外界環(huán)境變化，使鹽分隨著水產(chǎn)生向上運(yùn)動。隨著溶解度不同，各類鹽分在不同溫度下結(jié)晶析出，出現(xiàn)結(jié)晶沉積現(xiàn)象，產(chǎn)生結(jié)晶壓力，對相應(yīng)位置的土體結(jié)構(gòu)造成破壞。因此在研究鹽脹凍脹問題時(shí)，除了考慮結(jié)晶鹽的溶解度和體積膨脹率外，在土體中的發(fā)生位置也不容忽視，而鹽漬土中水鹽遷移規(guī)律又決定了結(jié)晶位置，因而研究鹽漬土的水鹽遷移規(guī)律是研究鹽漬土鹽脹凍脹病害問題的關(guān)鍵。

對于鹽漬土水鹽遷移規(guī)律的研究，目前已有大量指導(dǎo)性的研究成果。首先形成水鹽遷移現(xiàn)象，離不開水的作用，在凍結(jié)狀態(tài)下，鹽漬土中是否存在未凍水，成為學(xué)者們首要考慮的問題。KANG等［23］研究發(fā)現(xiàn)自然環(huán)境凍結(jié)狀態(tài)下的鹽漬土中任存在未結(jié)晶的水分，導(dǎo)致水、鹽依然會發(fā)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(dāng)達(dá)到凍結(jié)溫度后就會出現(xiàn)分凝結(jié)冰，而鹽漬土中鹽分的運(yùn)動規(guī)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(kuò)散兩種［24］。BOUYOUCOS等［25］試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)土體中鹽分以水為載體，在水勢梯度下發(fā)生遷移，且隨著溫度的升高，水分運(yùn)移也越劇烈。邴慧［26］和石群等［27］同時(shí)發(fā)現(xiàn)水分和鹽分會向溫度較低端遷移。石群還發(fā)現(xiàn)了不同類型的鹽溶液發(fā)生結(jié)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(fā)生聚集。張磊［28］通過研究粗粒鹽漬土路基的凍融試驗(yàn)，指出水分總體上呈現(xiàn)從下往上遷移的規(guī)律，而鹽分遷移整體呈現(xiàn)出 “波浪形” 分布，存在于某處聚集的現(xiàn)象。因?yàn)樗质浅蓺?、液兩態(tài)遷移，而鹽分的遷移方式包括吸附、擴(kuò)散和對流。從以上研究可以看出水分和鹽分遷移規(guī)律相似，大體上呈現(xiàn)從下往上的遷移，其產(chǎn)生鹽漬土病害機(jī)理可概括為：鹽漬土在自然條件下發(fā)生凍結(jié)時(shí)，下部土體的溫度較高水分未發(fā)生凍結(jié)，在溫度梯度的驅(qū)動下，水分?jǐn)y帶著鹽由土體下部暖區(qū)向土體上部冷區(qū)發(fā)生運(yùn)移、聚集，導(dǎo)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(jié)構(gòu)造成的影響

西部鹽漬土地區(qū)由于溫度的劇烈變化，通常會使鹽漬土壤遭受凍融循環(huán)和大溫差作用等環(huán)境影響，造成鹽漬土體內(nèi)表溫度的差異，出現(xiàn)溫度梯度。由上述研究分析可知，凍融循環(huán)對土體破壞主要有兩個(gè)過程，其一是溫度降低往往導(dǎo)致鹽漬土內(nèi)部鹽分和水分結(jié)晶，溫度升高又會使結(jié)晶體融化，土體在循環(huán)結(jié)晶作用下強(qiáng)度降低，最終破壞。相比于凍融循環(huán)，大溫差作用在西部地區(qū)更為頻繁。由于晝夜巨大的溫差使得土體內(nèi)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(qū)動力，產(chǎn)生水鹽遷移現(xiàn)象。究其根本都是溫度變化造成的，因此國內(nèi)外不少學(xué)者對溫度對土壤的影響展開了相應(yīng)的研究。Tice等［29］發(fā)現(xiàn)凍土中的含冰率與溫度呈正相關(guān)，并處于動態(tài)平衡狀態(tài)。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(jié)曲線與土水特征曲線進(jìn)行比較，得到未凍水含量與土體溫度之間的關(guān)系。Konrad等［31］研究了不同細(xì)粒含量路基填料的凍脹敏感性，發(fā)現(xiàn)凍結(jié)作用下水分遷移量與溫度成正比例關(guān)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(fā)生變化，溶解度變小，鹽分更易結(jié)晶析出，造成體積膨脹，危害土體結(jié)構(gòu)。我國學(xué)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(guān)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(jié)溫度和分凝冰位置的影響。張軍艷等［34］對土體進(jìn)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(qū)間。彭鐵華等［35］研究硫酸鹽漬土中鹽脹率與溫度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)土的鹽脹率與降溫速率成負(fù)相關(guān)。

通過分析以上研究發(fā)現(xiàn)，溫度對鹽漬土體造成的結(jié)構(gòu)破壞是產(chǎn)生結(jié)晶壓力的基礎(chǔ)，也是水鹽遷移的驅(qū)動力產(chǎn)生條件，如何減小溫度差異成為鹽漬土改良的關(guān)鍵。

2.2 蒸發(fā)作用對土體造成的破壞

蒸發(fā)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(fā)，使得土壤中鹽溶液濃度過高甚至達(dá)到過飽和析出。而鹽濃度的提高會進(jìn)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(qū)蘇打鹽漬土進(jìn)行改良時(shí)發(fā)現(xiàn)，地下鹽分在地下的攜帶下來到地表，由于強(qiáng)烈的蒸發(fā)和缺乏自然排水等原因，導(dǎo)致了鹽分的累計(jì)，造成了土體的鹽漬化。呂殿青等［38］在研究水鹽移動時(shí)發(fā)現(xiàn)，鹽分主要是在蒸發(fā)作用下，隨著水分從地下向地表遷移。蒸發(fā)作用造成的鹽濃度提高會促進(jìn)鹽脹的發(fā)生。包衛(wèi)星等［39］、石群［40］通過凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鹽凍現(xiàn)象與鹽的離子濃度成正相關(guān)。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(fā)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(yù)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(shù)

總結(jié)以上鹽漬土病害機(jī)理可發(fā)現(xiàn)，鹽漬土的含鹽量、干密度、孔隙大小等內(nèi)部因素為鹽漬土病害的產(chǎn)生形成最基本的條件，而外界環(huán)境的變化，反復(fù)地凍融和蒸發(fā)作用成為病害產(chǎn)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(fā)生遷移，當(dāng)溫度達(dá)到鹽類結(jié)晶溫度或冰點(diǎn)時(shí)，水鹽膨脹產(chǎn)生結(jié)晶壓力，作用于土體孔隙的結(jié)晶壓力超過土體強(qiáng)度就會造成土體結(jié)構(gòu)的破壞。而在反復(fù)的凍融循環(huán)以及蒸發(fā)作用下，土體水鹽遷移不斷發(fā)生，結(jié)晶體反復(fù)形成又消融，土體結(jié)構(gòu)進(jìn)一步劣化，強(qiáng)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(fā)生。因此鹽漬土的改良應(yīng)同時(shí)關(guān)注病害產(chǎn)生的內(nèi)外因素，做好從內(nèi)而外的防治。目前已有的防治技術(shù)也考慮了內(nèi)外因素造成的影響，按照病害產(chǎn)生的原因和機(jī)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(jié)每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍可進(jìn)一步提高其工程適用性，為科學(xué)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(nèi)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(jié)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(shù)可分為幾種。

3.1.1 換填法

換填法［42］指采用工程性質(zhì)良好的砂石、灰土等替換原有的不良土壤，并夯實(shí)使其滿足承載力要求。該方法可適用于缺水地區(qū)或埋深較淺的超強(qiáng)或強(qiáng)鹽漬土地區(qū)，改良效果好，但當(dāng)換填量較大時(shí)，施工成本較高?；诖颂岢鰮Q填率的概念，滿足鹽漬土環(huán)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(nèi)［43］。且合適的換填率有助于降低施工成本。

3.1.2 浸水預(yù)融法

浸水預(yù)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(jī)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(fā)生，二是土體中的易溶鹽向下溶解，使得土體向下發(fā)生溶陷，填充了土體中原來的孔隙，加強(qiáng)了土體結(jié)構(gòu)，從而達(dá)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(diǎn)，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(xué)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(fā)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(jié)果表明氯離子的加入可以有效抑制鹽漬土的鹽脹性，且當(dāng)Cl-/SO42-取值在4～6之間時(shí)，抑制鹽脹效果最為顯著。王海春等［45］結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)和室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，推導(dǎo)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(fā)現(xiàn)合理的摻加氯化鈉可以有效抑制芒硝的結(jié)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(chǎn)生的土體變形，但由于其化學(xué)特殊性，需要考慮施工時(shí)對環(huán)境造成的影響。

3.2 土體加固

土體結(jié)構(gòu)的好壞關(guān)系直接影響了土體強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)密實(shí)的土體強(qiáng)度高，能抵抗鹽脹凍脹變形的能力強(qiáng)。因此改善土體結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)土體抵抗變形的能力，是鹽漬土病害的重要防治技術(shù)。目前針對土體結(jié)構(gòu)的改善方法，主要有幾種。

3.2.1 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法就是將一定質(zhì)量的重錘從高處自由下落，瞬間對土體施加一個(gè)很大的沖擊力，對土體進(jìn)行壓縮［47］，減少土體的孔隙，使土體更加密實(shí)，達(dá)到固結(jié)土體的目的。巨大沖擊力可以使土體孔隙水減小，增強(qiáng)土體強(qiáng)度，提高地基承載力，有效改良鹽漬土地基。強(qiáng)夯法操作性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好、施工期短且適用性強(qiáng)，因此在含鹽量較低的地基工程中應(yīng)用廣泛。

3.2.2 無機(jī)固化法

無機(jī)固化法是通過向鹽漬土中加入水泥、硅灰、粉煤灰等無機(jī)固化材料，通過在鹽漬土環(huán)境下發(fā)生水化反應(yīng)，生成膠凝體，改善土體孔隙，提高土體密實(shí)度，增加土體強(qiáng)度。

不少學(xué)者以單摻或復(fù)摻等形式，研究了無機(jī)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(jī)材料進(jìn)行改良，結(jié)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(chǎn)生，并發(fā)現(xiàn)石灰火山灰組合改良劑的改良效果最佳。楊偉武［49］以室內(nèi)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(jiān)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(qiáng)度、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度以及劈裂抗拉強(qiáng)度，其研究結(jié)果表明雙摻石灰-硅灰對鹽漬土的改良效果優(yōu)于單摻石灰、硅灰。丁黔等［50］針對寒區(qū)鹽漬土凍脹融陷問題，摻入石灰、水泥和粉煤灰（三灰）對其進(jìn)行改良試驗(yàn)，采用正交設(shè)計(jì)法分別開展三灰改良鹽漬粉質(zhì)黏土的擊實(shí)試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓試驗(yàn)，對其抗壓強(qiáng)度等進(jìn)行研究，得出最優(yōu)配比，揭示了三灰對改良鹽漬粉質(zhì)黏土抗壓強(qiáng)度的影響程度。丁永發(fā)等［51］針對寧夏地區(qū)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(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響，發(fā)現(xiàn)將10%粉煤灰、5%硅灰、6%脫硫石膏協(xié)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(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、XRD和SEM試驗(yàn)，探究了再生微粉聯(lián)合粉煤灰、水泥固化鹽漬土的強(qiáng)度特性、微觀機(jī)理、固化機(jī)制，證明了摻入再生微粉后會進(jìn)一步提高土體強(qiáng)度。

除了常用的具有膠凝特性的無機(jī)材料外，也有一些學(xué)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(qiáng)度和滲透系數(shù)的變化規(guī)律，并通過單次降溫試驗(yàn)測試了納米SiO2對鹽漬土鹽脹的抑制效果，發(fā)現(xiàn)硫酸鹽漬土降溫過程中，鹽脹隨含鹽量增加而愈發(fā)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(xué)性質(zhì)以及其壓縮變形特征隨著稻殼灰摻量、養(yǎng)護(hù)齡期以及凍融循環(huán)次數(shù)的變化情況，并闡述了土體工程性質(zhì)的變化機(jī)理。無機(jī)材料改良鹽漬土在一定程度上改善了土體結(jié)構(gòu)，提高了土體強(qiáng)度，有利于抵抗鹽漬土鹽脹、凍脹等病害問題。但其在水化時(shí)生成的膠凝物質(zhì)具有膨脹性，如果膨脹量過大，將會對土體造成進(jìn)一步的傷害，因此控制固化參數(shù)，合理控制固化物的摻入量和配比，是使用無機(jī)材料改良的關(guān)鍵。

3.2.3 有機(jī)固化法

相對于傳統(tǒng)的無機(jī)固化法，有機(jī)固化法是近20多年才有所研究和發(fā)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(qiáng)度的影響，以及骨料尺寸的影響，發(fā)現(xiàn)聚丙烯纖維的存在可以有效地有助于增加母土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。廖曉蘭等［56］利用丙烯酰胺（AM）原位聚合對鹽漬土進(jìn)行改良，并且探討了固化條件對其力學(xué)性能與耐水性能的影響，發(fā)現(xiàn)改良后的鹽漬土強(qiáng)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(jìn)行改良，探討固化條件對其力學(xué)性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，ZM可以在較大程度上提高鹽漬土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。藺栓保等［58］研究了聚丙烯酰胺對鹽漬土地區(qū)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(qū)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(zhì)素作為新型固化劑，通過各類室內(nèi)試驗(yàn)全面揭示無磺木質(zhì)素固化碳酸型鹽漬土的物理化學(xué)特性、靜力/動力學(xué)性能、水穩(wěn)性能以及微觀孔隙及結(jié)構(gòu)特性，并著重研究凍融循環(huán)對上述特性的影響。牛岑岑等［60］研究表明，加入無硫木質(zhì)素后土體分散性得到明顯改善并且提高了鹽漬土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

目前關(guān)于有機(jī)固化法的研究較少，可用于進(jìn)行改良土體的有機(jī)固化材料不多，可提供的可靠性依據(jù)較缺乏，在使用有機(jī)材料進(jìn)行改良時(shí)，還應(yīng)關(guān)注其對生態(tài)環(huán)境造成的影響。

3.2.4 有機(jī)-無機(jī)結(jié)合固化法

根據(jù)無機(jī)固化法與有機(jī)固化法的特點(diǎn)，不少學(xué)者結(jié)合二者優(yōu)點(diǎn)研究了有機(jī)聚合物與無機(jī)材料結(jié)合的新型固化方法，并取得了一定的進(jìn)展。色麥爾江麥麥提玉蘇普等［61］以南疆地區(qū)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(yàn)方案的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)及SEM-EDS試驗(yàn)，研究水玻璃、水泥、石灰、粉煤灰及纖維等多種材料聯(lián)合改良鹽漬土的機(jī)理及其微觀特征。司澤華［62］針對碳酸鹽漬土工程特點(diǎn)，以稻殼灰、水泥和聚丙烯纖維的摻量為變量設(shè)計(jì)了三因素三水平正交試驗(yàn)，以土樣的抗剪強(qiáng)度作為評價(jià)指標(biāo)，確定了三者最佳配合比;在最佳配合比的基礎(chǔ)上系統(tǒng)進(jìn)行了改性鹽漬土的力學(xué)性能和路用性能試驗(yàn)研究，并采用X射線衍射試驗(yàn)，對改性鹽漬土的加固機(jī)理進(jìn)行了微觀機(jī)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(jìn)行處理。通過氯鹽漬軟土的（單因素）（雙因素）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)得到礦渣粉摻量、劍麻纖維摻量、尾礦砂摻量對土體強(qiáng)度變化的影響規(guī)律，再通過三因素三水平正交試驗(yàn)得到土樣加固的最優(yōu)摻比。李敏等［64］研究得出石灰、粉煤灰和改性聚乙烯醇（MPA）聯(lián)合固化鹽漬土能降低鹽漬土對環(huán)境溫度變化的敏感性，增大鹽漬土的強(qiáng)度。有機(jī)-無機(jī)聯(lián)合固化法兼顧二者優(yōu)點(diǎn)，合理調(diào)配固化參數(shù)，有效地改善土體結(jié)構(gòu)，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(jī)理分析可知，當(dāng)鹽漬土中含有較多水分時(shí)，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(zhì)在高溫蒸發(fā)或低溫凍結(jié)作用下，鹽分濃度不斷增加并最終結(jié)晶析出，形成鹽分聚集層，造成鹽漬土鹽脹變形；當(dāng)大氣降水量增多時(shí)，雨水下滲，鹽分聚積層溶解，造成鹽漬土沉陷變形。反復(fù)鹽脹沉陷作用下，鹽漬土結(jié)構(gòu)遭到破壞，工程性質(zhì)變得不穩(wěn)定。其二是水分的遷移聚集也會產(chǎn)生凍脹變形，進(jìn)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(jìn)行防治。

關(guān)于隔絕水分的防治方法，陳發(fā)明［65］通過室內(nèi)試驗(yàn)測定了風(fēng)積沙、粉質(zhì)土和礫石土毛細(xì)管水上升高度與終結(jié)時(shí)間，在此基礎(chǔ)上提出了采用風(fēng)積沙隔斷層、土工布隔斷層、礫石土隔斷層對鹽漬土進(jìn)行隔水防鹽處理，有效的抑制了鹽脹凍脹變形的發(fā)生。馬勤國［66］分別建立了塊碎石、防水土工布、風(fēng)積沙三種阻水隔鹽模型和無阻隔措施模型進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)，對試驗(yàn)過程中阻隔措施上、下邊界的液態(tài)水含量和鹽分濃度以及頂面位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，對比三種措施的阻水隔鹽和防凍脹、鹽脹效果。結(jié)合理論分析提出了透水土工布+塊碎石+防水土工布+風(fēng)積沙的阻隔措施，并進(jìn)行了室內(nèi)模型對比試驗(yàn)，結(jié)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(qū)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(jié)合形成的隔水層具有良好的耐酸耐腐蝕和憎水性，化學(xué)穩(wěn)定性較好，在一定條件下強(qiáng)度高，承載能力強(qiáng)，可作為鹽漬土地區(qū)的防水材料。但單純通過隔絕水分來進(jìn)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(dāng)環(huán)境溫度低于土體內(nèi)溫度時(shí)，在溫度勢的作用下，水鹽向地表遷移聚集，在達(dá)到凍結(jié)溫度以后，水分凝結(jié)成冰，鹽分結(jié)晶析出，形成冰-鹽晶體聚積層，導(dǎo)致鹽脹凍脹變形。而當(dāng)外界溫度高于土體內(nèi)部溫度，在毛細(xì)吸力作用下，鹽溶液向上遷移，水分蒸發(fā)，鹽分結(jié)晶膨脹，導(dǎo)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(hù)青藏高原鐵路路基下多年凍土的穩(wěn)定，避免因?yàn)槁坊ㄔ炱茐奶烊坏乇砼c環(huán)境之間的熱量平衡而造成的凍土融化，從而導(dǎo)致路基的沉陷變形。Lai等［68］基于連續(xù)性方程、質(zhì)能守恒方程推導(dǎo)得出了多孔介質(zhì)中熱對流效應(yīng)的控制方程，并結(jié)合試驗(yàn)與數(shù)值模擬驗(yàn)證了塊石路基多年凍土的保護(hù)作用。賴遠(yuǎn)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(yōu)降溫粒徑范圍。Zhang等［70］利用數(shù)值模擬研究通風(fēng)管道路堤耦合傳熱問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通風(fēng)管道可以有效阻隔溫度的向下傳遞，保護(hù)凍土路基的穩(wěn)定性。潘衛(wèi)東等［71］則采用熱管技術(shù)實(shí)現(xiàn)路基與環(huán)境的熱量交換，維持凍土路基溫度穩(wěn)定。

目前國內(nèi)外學(xué)者對于溫度對鹽漬土地區(qū)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(yīng)用不多。

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

本文對鹽漬土病害的原因和機(jī)理展開分析，主要從內(nèi)因外因兩方面進(jìn)行探討，根據(jù)具體因素對目前已有的防治技術(shù)進(jìn)行了分類總結(jié)，得出結(jié)論：

①鹽漬土產(chǎn)生病害的原因主要是土體內(nèi)部易溶鹽成分、干密度、孔隙大小等提供了基礎(chǔ)條件，進(jìn)而在凍融循環(huán)、大溫差作用以及蒸發(fā)作用等外部環(huán)境的激發(fā)下，形成鹽脹、凍脹、溶陷等。

②鹽漬土病害機(jī)理可概括為：在溫度的作用下，水鹽結(jié)晶產(chǎn)生的壓力會對土體結(jié)構(gòu)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(jìn)一步加劇破壞程度；凍融循環(huán)和蒸發(fā)作用，一方面形成溫度梯度，驅(qū)動水鹽遷移，另一方面加速結(jié)晶體的凝結(jié)和消融，對土體結(jié)構(gòu)造成反復(fù)性傷害，這一系列的作用最終導(dǎo)致鹽漬土發(fā)生病害。

③根據(jù)鹽漬土病害原因及機(jī)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(gè)方面列舉了鹽漬土的改良措施，并分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

4.2 展望

在西部地區(qū)，鹽漬土中鹽分和水分的存在，為結(jié)晶壓力的形成和水鹽遷移提供了可能，成為該地區(qū)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(nèi)部結(jié)構(gòu)方面，改良方法各有優(yōu)缺點(diǎn)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(jìn)行改良，不僅提高土體強(qiáng)度，同時(shí)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(jī)材料改良甚至還會對環(huán)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(huán)對鹽漬土的影響，其他環(huán)境狀況研究較少。而西部地區(qū)氣候條件復(fù)雜，干寒、大溫差等氣候狀況頻繁發(fā)生，也會引發(fā)或加重鹽漬土病害，其病害機(jī)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(shí)際應(yīng)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(dǎo)致的，是內(nèi)外多因素綜合影響的結(jié)果，因此從防治角度出發(fā)進(jìn)行土體改良時(shí)，不應(yīng)該只考慮單因素，綜合多因素的聯(lián)合治理應(yīng)成為未來研究重點(diǎn)。

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